CN101834592A - 触摸开关的检测电极 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种触摸开关的检测电极，其可遏制触摸开关的检测灵敏度产生偏差。该触摸开关的检测电极设置在面板和基板(40)之间，基板设置在面板的背面一侧，其与面板之间设置有一定间隔。另外，检测电极与检测回路连接使用，检测电极作为电容器的一个电极并将与电容器的电容量对应的电信号数值输入检测回路，检测回路对电信号数值进行检测，在电容量产生变化的时刻改变检测回路的输出值。触摸开关的检测电极包括：固定电极(42)，其固定在基板上，还与检测回路连接；弹簧电极(30)，其至少为一对，设置在固定电极和面板之间。在本发明的触摸开关的检测电极中，因弹簧电极(30a)的朝向设置得和弹簧电极(30b)的朝向相反，所以可遏制触摸开关的检测灵敏度产生偏差。

Description

触摸开关的检测电极

技术领域

本发明涉及一种检测电极，其用来构成接近开关或非接触开关等触摸开关。本发明尤其涉及一种电容式触摸开关的检测电极，其用于在面板的背面检测操作者是否触摸了该面板的表面。

背景技术

在电气器具或煤气器具(以下称作器具)中，有的器具具有外露在其外面的面板。如果在面板的背面设置有接近开关或非接触开关，则可以对操作者是否触摸了该面板的表面进行检测。当采用上述结构时，操作者可通过触摸面板的表面来操作器具，因此其操作性较为理想。以下，将用来检测面板表面是否有触摸的开关称作触摸开关。

图9是表示专利文献1中所述的触摸开关的剖面图的示意图。其中，符号A表示面板，符号B表示检测电极，符号E表示基板，符号F表示检测回路。检测电极B通过固定电极D固定在基板E上，检测回路F也安装在基板E上。

检测电极B和大地等接地点之间形成电容，该电容的数值是变化的，其分为两种情况，一是在面板A的面对检测电极B的区域(以下称作触摸区域G)内的表面上有人体的一部分与之接触时的电容量，另一种是人体的一部分未与之接触时的电容量。为了使得该电容的数值有较大变化，必须使检测电极B紧贴面板A的背面。如果在检测电极B和面板A之间有空间，则会导致电容量的绝对值变小，从而人体的一部分与触摸区域G接触时与未接触时之间的电容量变化也会变小。

检测电极B经由固定电极D与检测回路F连接。检测回路F对伴随电容量的变化所产生的输入电信号数值(例如电压值或电流值)进行检测，使在有人体的一部分接触触摸区域G时的电容量与没有人体的一部分接触触摸区域G时的电容量发生变化的时间点，产生不同的输出值。这样，根据检测回路F的不同输出值，可以检测到在触摸区域G表面上有人体的一部分接触的时刻和人体的一部分离开触摸区域G表面的时刻等，从而能够检测到操作者是否做了触碰触摸区域G的触摸操作。

操作者不触碰到检测电极B。由检测电极B和检测回路F等构成的开关是非接触开关或接近开关。该接近开关等用来检测操作者是否触摸了面板的表面。操作者可通过触摸面板表面来操作开关。由接近开关等和面板构成触摸开关。

检测回路F具有一定的高度。此外还有下述情况，将如发光元件等具有一定高度的电子元件H安装在基板E上。因此，无法使基板E紧贴面板A的背面。在触摸开关中，不但必须使基板E和面板A的背面之间具有一定间隔，还必须使固定在基板E上的检测电极B紧贴面板A的背面。

在专利文献1所述的触摸开关中，由具有一定厚度的导电发泡体制成检测电极B。当用具有一定厚度的导电发泡体制成检测电极B时，即使基板E和面板A的背面之间设置有一定间隔，也可使检测电极B紧贴面板A的背面。

【专利文献1】日本发明专利公开公报特开平10-241491号

导电发泡体由导体(金属或碳)和柔软的橡胶或树脂的混合物制成，由于橡胶或树脂的添加剂的配比或发泡程度会因制造条件或制造环境(温度、湿度等)的不同而变化，所以导电发泡体的阻值等特性容易产生偏差，因此难以使得触摸开关的检测灵敏度保持一定。另外，由于导电发泡体的特性容易因使用环境的变化而变化，所以难以使得触摸开关的检测灵敏度保持一定。还有，由于导电发泡体的特性容易随时间而变化，所以难以在较长时期内使得触摸开关的检测灵敏度保持一定。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，即，本发明的目的是提供一种可遏制触摸开关的检测灵敏度产生偏差的检测电极。

在本发明中，在触摸开关的检测电极中至少使用一对弹簧电极，并且对其设置方式进行了研究，从而成功地使得触摸开关的检测灵敏度保持一定。

本发明涉及一种触摸开关的检测电极(以下，有时略称其为检测电极)，其设置在外露在器具外面的面板和基板之间，上述基板设置在上述面板的背面一侧，该基板和面板之间设置有一定间隔。

更详细地讲，本发明涉及一种连接检测回路而使用的检测电极。该检测电极作为电容器的一个电极并将与电容器的电容量所对应的电信号数值输入检测回路，该检测回路对电信号数值进行检测，在该电容量产生变化的时刻改变检测回路的输出值。

本发明中的检测电极包括：固定电极，其不仅固定在基板上，还与检测回路连接；弹簧电极，其至少为一对，设置在固定电极和面板之间。各弹簧电极分别具有第1平板部、第2平板部和曲板部。第1平板部紧贴着固定电极，第2平板部紧贴着面板的背面，曲板部不仅与第1平板部的端部和第2平板部的端部相连，还对第1平板部施加向固定电极一侧的力，对第2平板部施加向面板一侧的力。

在本发明的检测电极中，设置在固定电极和面板之间的一对弹簧电极中，将其中之一的朝向设置得和另一个的朝向相反。

在本发明的检测电极中使用弹簧电极，该弹簧电极具有弹性，其不仅紧贴着面板的背面，还紧贴着基板上的固定电极。另外，该弹簧电极具有导电性，用来连接面板背面一侧的电极部分和基板上的固定电极。虽然在检测电极中使用弹簧电极，却能检测到在面板的表面上是否有人体的一部分与之接触。

与导电发泡体相比，由于弹簧电极具有金属的性质，所以其电阻值较小，其特性因制造条件或制造环境的变化而产生的偏差较小。另外，其特性因使用环境的变化而产生的变化较为微小。还有，其特性随时间而产生的变化也较微小。

通过在检测电极中使用弹簧电极，可以遏制其特性因制造条件、制造环境、使用环境或随时间的变化等因素而引起的偏差，从而易于使得触摸开关的检测灵敏度保持一定。

另一方面，当在检测电极中使用弹簧电极时，可能出现无法确保构成弹簧电极的第2平板部和面板之间具有足够的接触面积的问题。

如图4所示，当在构成面板的玻璃陶瓷板112的背面与之接触的第2平板部136相对于玻璃陶瓷板112倾斜时，第2平板部136的仅一部分与玻璃陶瓷板112接触，而无法使第2平板部136的整个表面与玻璃陶瓷板112接触。因此第2平板部136与玻璃陶瓷板112接触的触摸区域P的面积，与第2平板部136的整个表面与之接触时的触摸区域S2(其为原本该有的操作区域)的面积相比就会变小。当第2平板部136倾斜时，在触摸区域S2的区域内，就会一同存在玻璃陶瓷板112与第2平板部136接触的区域P和第2平板部136离开玻璃陶瓷板112的区域Q。

此时，如图5中(B)所示，即使人体52的一部分与区域Q内的玻璃陶瓷板112的表面接触，由于在玻璃陶瓷板112和第2平板部136之间形成有空间146，所以第2平板部136和接地点之间的电容不会增加得很大。因此，即使人体52的一部分与区域Q内的玻璃陶瓷板112的表面接触，有可能出现无法检测到操作者所做的触摸操作的情况。图7表示使用一个弹簧电极130时的触摸区域S2的俯视图。此时，即使在触摸区域S2内的远离区域P的位置(例如点q)触摸，由于因该触摸而产生的电容量的变化较微小，所以无法检测到触摸操作。

当在检测电极中使用弹簧电极时，根据操作者触摸位置的不同，有可能会出现检测到该触摸操作和未检测到该触摸操作的情况。

本发明也可以解决上述问题。在本发明中，固定电极和面板之间设置至少一对弹簧电极，而且，将其中之一的弹簧电极的朝向设置得和另一个弹簧电极的朝向相反。

当采用本发明时，如图6中触摸区域S2的俯视图所示，使区域P(Pa、Pb)分散设置在触摸区域S2内。因此，如图5中(A)所示意的那样，即使操作者的触摸位置在触摸区域S2内变动，也可以使得至少其中之一的弹簧电极和接地点之间的电容量产生较大变化。因此本发明可以遏制下述情况出现，即，因操作者的触摸位置的不同而产生检测灵敏度偏差的情况出现。

当从其侧面观察时，优选各弹簧电极从其第1平板部经曲板部至第2平板部呈S字形。而当弹簧电极呈S字形时，不仅可以利用曲板部使第1平板部可靠地紧贴固定电极，还可以利用曲板部使第2平板部可靠地紧贴面板。

优选各弹簧电极的第1平板部形成为一体。因此，在使弹簧电极摆放在固定电极上时，可以使弹簧电极呈一体地摆放在固定电极上，由此可以提高固定电极的组装效率。另外，虽然各弹簧电极的第1平板部呈一体地形成，由于分别形成曲板部和第2平板部，所以可获得遏制上述触摸开关的检测灵敏度产生偏差的效果。

【发明效果】

采用本发明时，可以遏制触摸开关的检测灵敏度产生偏差的情况出现，而且因触摸位置的不同而出现误测的可能性也较小。

附图说明

图1是表示加热烹调器10的俯视图。

图2是表示加热烹调器10的剖面图。

图3是表示弹簧电极30和固定电极42的立体图。

图4是表示触摸开关120的剖面图，其为说明本发明要解决的一个技术问题的图。

图5中(A)是表示触摸开关20的放大剖面图，图5中(B)是表示触摸开关120的放大剖面图。

图6是表示触摸开关20的俯视图。

图7是表示触摸开关120的俯视图。

图8是表示弹簧电极230和固定电极242的立体图。

图9是表示专利文献1中的触摸开关的剖面图

【附图标记说明】

10，加热烹调器；12、112，玻璃陶瓷板；14，加热部；20、120，触摸开关；24，显示部；30、130、230，弹簧电极；32，发光元件；34、134，第1平板部；36、136，第2平板部；38、138，曲板部；40，基板；42、142、242，固定电极；44，接地点；48，检测回路；50，下支承台；52，人体；146，空间；S2，触摸区域

具体实施方式

在此说明后述实施例的主要特征。

(特征1)一对弹簧电极具有相同的形状。

(特征2)当从其侧面观察时，各弹簧电极从第1平板部经曲板部至第2平板部呈U字形。

(特征3)当从其侧面观察时，各弹簧电极从第1平板部经曲板部至第2平板部的形状为组合了至少一个U字形和至少一个S字形的形状。

(特征4)触摸开关为电容式开关。

【实施例1】

下面参照附图说明本发明的实施例。图1是表示加热烹调器10的俯视图的示意图。加热烹调器10的整个表面上设置有玻璃陶瓷板(面板)12，其中央部形成有加热部14。

如图1所示，在玻璃陶瓷板12的一部分上设置有触摸开关20的触摸区域S2。在加热烹调器10中，利用触摸开关20除了能对加热烹调器10的供电进行ON/OFF切换控制之外，还能够对加热烹调器10的工作状态进行工作/停止切换控制或输出功率的控制。另外，如图1所示，在加热烹调器10的一部分上形成有显示部24，在显示部24部位的玻璃陶瓷板12的下方安装有发光元件，该发光元件的照射亮度根据加热烹调器10的控制状态的不同而变化。烹调者可以通过显示部24确认加热烹调器10的控制状态。

图2是表示沿着图1中的剖切线II-II剖切而得的剖面图。在覆盖加热烹调器10的表面的玻璃陶瓷板12的背面一侧设置有基板40，其与玻璃陶瓷板12之间具有一定间隔。基板40设置在下支承台50的表面上。在基板40的与触摸区域S2对应的位置上形成有固定电极42。在玻璃陶瓷板12的触摸区域S2的背面和固定电极42之间设置有一对弹簧电极30(30a、30b)。另外，在基板40的与显示部24对应的位置上设置有发光元件32。基板40的接地点44接地。

图3是表示一对弹簧电极30和固定电极42的立体图。为了便于理解，在图3中，使一对弹簧电极30之间的间隔隔得较宽而省略图示玻璃陶瓷板12。如图3所示，一对弹簧电极30由形状相同的弹簧电极30a和30b构成，它们设置在固定电极42上并且朝向相反。下面，对弹簧电极30a和30b在其符号末尾未添加a、b而进行说明时，说明的内容为，弹簧电极30a和30b所具有的同样特征的部分。弹簧电极30具有导电性。另外，弹簧电极30包括和固定电极42接触的第1平板部34、和玻璃陶瓷板12接触的第2平板部36以及连接第1平板部34和第2平板部36的曲板部38。当从其侧面观察时，弹簧电极30从第1平板部34经曲板部38至第2平板部36呈S字形。

由于第1平板部34的端部与曲板部38相连，所以相对于曲板部38而言，可以随意设定第1平板部34的倾角。另外，由于第2平板部36的端部与曲板部38相连，所以相对于曲板部38而言，可以随意设定第2平板部36的倾角。

另外，由于曲板部38具有弹性，所以相对于曲板部38而言，当第1平板部34的倾角产生变化而偏离设定值时，曲板部38会对第1平板部34施力而使其复原为设定值。另外，当第2平板部36的倾角产生变化而偏离设定值时，曲板部38会对第2平板部36施力而使其复原为设定值。由于曲板部38所具有的弹性，所以第1平板部34会受到向固定电极42一侧的力，而第2平板部36会受到向玻璃陶瓷板12一侧的力。

利用图2、图3说明触摸开关20的动作。

在触摸开关20中，当在玻璃陶瓷板12的触摸区域S2内有人体52的一部分接触时，则作为绝缘体的玻璃陶瓷板12被夹在作为导体的人体52和弹簧电极30之间，这样电容器就形成了。由于人体52和弹簧电极30之间通过接地电位而连通，所以会在人体52和第2平板部36之间形成电压。因此，由玻璃陶瓷板12、人体52和第2平板部36所构成的电容器中的电容量会产生变化，即，在触摸区域S2内有人体52的一部分接触时的电容量与，人体52的一部分未接触时的电容量会发生变化。伴随着这种电容量的变化，与第2平板部36导通的固定电极42和接地点44之间的电容量(即弹簧电极30和接地点44之间的电容量)也会产生变化。

基板40上具有检测回路48，检测回路48对伴随着弹簧电极30和接地点44之间的电容量的变化而产生的输入电信号值(例如电压值或电流值)进行检测，在该电容量产生变化的时刻适时地改变其输出值。

在触摸开关20中，当弹簧电极30和接地点44之间的电容量产生变化时，会由检测回路48来改变其输出值。因此可以制成下述开关，其会根据下述两种不同情况来改变其输出值，一种情况是在触摸区域S2内有人体52接触时，另一个是没有人体52接触时。

在本实施例的触摸开关20中，在玻璃陶瓷板12和固定电极42之间的空间内设置有具有弹性和导电性的弹簧电极30。如图2所示，在触摸开关20中，在基板40的表面一侧设置有检测回路48或发光元件32，对基板40的设置要求是，其与玻璃陶瓷板12的背面具有一定间隔，该间隔内可以设置检测回路48或发光元件32。由于在玻璃陶瓷板12和固定电极42之间的空间内设置有具有弹性和导电性的弹簧电极30，所以弹簧电极30不仅起到检测电极的作用，还起到将检测到的电气状态传递给固定电极的导线作用。因此，在触摸区域S2内是否有人体52接触，可导致弹簧电极30和接地点44之间的电容量产生变化，进而可使触摸开关20起到开关的作用。

在本实施例所述的触摸开关20中，由于在玻璃陶瓷板12和固定电极42之间的空间内设置有一对弹簧电极30，同时使弹簧电极30a的朝向和弹簧电极30b的朝向设置得相反，因此可以遏制在触摸区域S2内触摸开关20的检测灵敏度产生偏差的情况。

图4是表示触摸开关120的剖面图，其中，在玻璃陶瓷板112和固定电极142之间设置有一个弹簧电极130。其与图2中所示的触摸开关20相比，除了在玻璃陶瓷板112和固定电极142之间只设置有一个弹簧电极130这一点之外，其他结构都与之相同。

当在玻璃陶瓷板112和固定电极142之间的空间内设置弹簧电极130时，由于弹簧电极130的纵向高度和玻璃陶瓷板112、固定电极142之间的距离关系的不同，有时会出现弹簧电极130的第2平板部136相对于玻璃陶瓷板112倾斜的情况。另外在弹簧电极130中，相对于曲板部138而言，可以随意设定第2平板部136的倾角。因此，有可能会因第2平板部136的初始倾角的不同，出现第2平板部136相对于玻璃陶瓷板112倾斜的情况。当第2平板部136相对于玻璃陶瓷板112倾斜时，由于第2平板部136的一部分会与玻璃陶瓷板112接触，而第2平板部136的整个表面不会与玻璃陶瓷板112接触。因此，第2平板部136与玻璃陶瓷板112接触的区域P的面积，与第2平板部136的整个表面的与之接触时的触摸区域S2的面积相比就会变小。

当区域P的面积相比触摸区域S2的面积变小时，在触摸区域S2内，会一同存在玻璃陶瓷板112与第2平板部136接触的区域P和第2平板部136离开玻璃陶瓷板112的区域Q。图5中(B)是图4中的虚线部的放大剖面图，表示人体52的一部分与触摸开关120的区域Q接触时的情况，在图5中(B)所示的区域Q中，明确地表示了在玻璃陶瓷板112和第2平板部136之间形成有空间146。由于与玻璃陶瓷板112的介电常数相比，空间146的介电常数较低，所以与区域P的电容量相比，区域Q的电容量要小，即使人体52的一部分与区域Q接触，第2平板部136和接地点之间的电容量也不会增加得很大。因此，即使人体52的一部分与区域Q内的玻璃陶瓷板112的表面接触，仍可能出现无法检测到操作者所做的触摸操作的情况。

图7是表示图4中的触摸区域S2的俯视图。此时，即使在触摸区域S2内的远离区域P的位置(例如点q)进行触摸，由于该触摸而产生的电容量的变化较为微小，所以无法检测到该触摸操作。当检测电极中使用弹簧电极时，根据操作者的触摸位置的不同，可能会出现检测到该触摸操作和未检测到该触摸操作的情况。

在本实施例的触摸开关20中，在玻璃陶瓷板12和固定电极42之间的空间内设置有一对弹簧电极30，同时使弹簧电极30a的朝向和弹簧电极30b的朝向设置得相反。图6是表示本实施例中的触摸开关20的触摸区域S2的俯视图。在本实施例所述的触摸开关20中，与两个弹簧电极30a、30b相对应而形成两个区域Pa、Pb。另外，与弹簧电极30a的朝向和弹簧电极30b的朝向设置得相反相对应，区域Pa、Pb形成在触摸区域S2的对角位置上。

图5中(A)是表示当人体52的一部分与触摸开关20的触摸区域S2接触时的放大剖面图的示意图。在触摸开关20中，由于区域Pa、Pb实际上被分散设置在触摸区域S2内，因此，当人体52的一部分与触摸区域S2接触时，可使得人体52的一部分至少与区域Pa、Pb的其中之一接触。所以本实施例所述的触摸开关20，能使至少其中之一的弹簧电极和接地点之间的电容量产生较大变化。当弹簧电极和接地点之间的电容量产生较大变化时，可以准确地检测到操作者所做的触摸操作。

在本实施例的触摸开关20中，可防止下述情况出现，即，因操作者的触摸位置的不同，弹簧电极和接地点之间的电容量在触摸操作前后只有微小变化的情况出现。因此可遏制因操作者的触摸位置不同而产生检测灵敏度偏差的情况出现。

在加热烹调器(尤其是面板为平板的炉具)中所使用的触摸开关中，原本采用下述结构，为提高其检测灵敏度，使相当于固定电极的部分与面板(玻璃陶瓷板)接近，以使其实现检测电极的功能，再用双面胶将该相当于固定电极的部分固定在面板的背面。但是该结构会出现下述问题，例如锅等偏离正常的放置位置(加热部)而到了触摸开关的操作区域时，因受到热量的影响，双面胶出现剥落而无法实现触摸开关的功能。另外还有可能出现下述情况，由于受热的原因，超过检测回路的使用温度范围(85℃)而导致器具无法工作。在本实施例中，通过将呈S字形的弹簧电极30插装在玻璃陶瓷板12和固定电极42之间，可以遏制因受到热量的影响而导致触摸开关20的检测灵敏度恶化的情况出现，从而可获得具有稳定的检测灵敏度的触摸开关20。

以上详细说明了本发明的具体实施例，但是这些只是示例而已，并不是用来限定权利要求书的。在权利要求书中所述的技术方案中，还包括对上述示例进行种种变形、变更的其他方式。

在本实施例中的触摸开关20，作为其弹簧电极30，虽利用剖面呈S字形的弹簧电极进行了说明，但是其剖面也可以呈U字形。还有，也可以使用组合了至少一个剖面呈S字形的弹簧电极和至少一个剖面呈U字形的弹簧电极。只要其具有第1平板部34和第2平板部36，并且是具有与第1平板部34的端部和第2平板部36的端部分别连接的曲板部38的形状的弹簧电极，对其形状不作限定。

如图8所示，也可以使弹簧电极230a的第1平板部和弹簧电极230b的第1平板部形成为一体。因此，不仅可以提高将弹簧电极230摆放在固定电极242上时的组装效率，还可以使弹簧电极230a和230b之间保持一定的间隔。

另外，设置在玻璃陶瓷板12和固定电极42之间的弹簧电极30的数量并不限定为2个，也可以设置3个以上。此时，当选择所设置的3个以上的弹簧电极中的任意2个时，只要它们的朝向为反向设置，仍可以获得本发明的效果。

另外，不必使一对弹簧电极30的形状一定相同。即使使用不同形状的弹簧电极，只要它们能够设置在玻璃陶瓷板12和固定电极42之间，仍可以获得本发明的效果。

另外，在本说明书或附图中所说明的技术要素，通过单独或各种的组合而发挥技术上的有用性，而非限定在申请时的权利要求所记载的组合。另外，本说明书或附图中所示例的技术方案，其为同时实现多个目的的技术方案，但实际上实现其中一个目的本身就具有技术上的有用性。

Claims (3)

1.一种触摸开关的检测电极，其设置在外露在器具外面的面板和基板之间，所述基板设置在所述面板的背面一侧，所述基板和所述面板之间设置有一定间隔，

所述检测电极与检测回路连接而使用，所述检测电极作为电容器的一个电极并将与电容器的电容量对应的电信号数值输入所述检测回路，由所述检测回路对该电信号数值进行检测，在所述电容量产生变化的时刻改变检测回路的输出值，其特征在于，

所述检测电极包括：固定电极，其不仅固定在所述基板上，还与所述检测回路连接；弹簧电极，其至少为一对，并且设置在所述固定电极和所述面板之间，

各弹簧电极分别具有第1平板部、第2平板部和曲板部，第1平板部紧贴着所述固定电极，第2平板部紧贴着所述面板的背面，所述曲板部不仅与所述第1平板部的端部和所述第2平板部的端部相连接，还对所述第1平板部施加向固定电极一侧的力，对所述第2平板部施加向面板一侧的力，

设置在所述固定电极和所述面板之间的一对弹簧电极的其中之一的朝向设置得和另一个弹簧电极的朝向相反。

2.根据权利要求1所述的触摸开关的检测电极，其特征在于，

当从其侧面观察时，各弹簧电极从第1平板部经曲板部至第2平板部呈S字形。

3.根据权利要求1或2所述的触摸开关的检测电极，其特征在于，

各弹簧电极的第1平板部形成为一体。

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