JP2006128020A - Electrostatic capacity type switching arrangement - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、家電用機器、産業用機器機、輸送機器、建造物等に使用される静電容量式スイッチ装置に関する。 The present invention relates to a capacitive switch device used for home appliances, industrial equipment, transportation equipment, buildings, and the like.
従来より、静電容量の変化を検出する静電容量式スイッチとして、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この特許文献1に開示されたものは、透明保護膜の下に静電容量検知用透明電極及び表示素子を設け、透明電極での静電容量を検出手段で検出し、その検出結果に基づいて制御手段が表示素子を駆動するようにしたものである。また、この特許文献1には、表示素子の表示面にマスクを設け、文字や絵を表示する点も開示されている。これにより、機械的駆動部分がないタッチスイッチを実現するだけでなく、スイッチがONしたことを表示機能により操作者に報知することが可能になる。
上述した従来の静電容量式スイッチでは、スイッチ表面と表示手段の間に透明電極と保護シートが存在するだけで、外部からスイッチの位置が視認可能である。換言すれば、操作上の観点から、スイッチの位置は明示されていることが前提であり、技術常識であるとも言える。 In the conventional capacitive switch described above, the position of the switch can be visually recognized from the outside only by the presence of the transparent electrode and the protective sheet between the switch surface and the display means. In other words, from the viewpoint of operation, it is a premise that the position of the switch is clearly shown, and it can be said that this is technical common sense.
しかしその一方で、例えばデザインの都合上、又はセキュリティーやプライバシーの問題からスイッチの位置を外部からは視認不能にしたい要求もある。そのような用途では、先の先行技術をそのまま適用することはできない。 On the other hand, however, there is a demand to make the position of the switch invisible from the outside, for example, due to design reasons or security and privacy issues. In such applications, the prior art cannot be applied as it is.
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、操作性を何ら損なわずに、美感の維持及びセキュリティー上又はプライバシー上の問題も解決可能な静電容量式スイッチを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a capacitance type switch that can maintain aesthetics and solve security and privacy problems without any loss of operability. And
本発明に係る静電容量式スイッチ装置は、検知電極と、この検知電極の近傍に配置された照光手段と、前記検知電極と接地との間の静電容量を検出してこれに対応した検出値を出力する静電容量検知回路と、この静電容量検知回路から出力される検出値に基づいて前記照光手段を制御する制御手段と、前記照光手段を外部から覆い、前記照光手段の非点灯時には前記照光手段を外部から視認不能にさせ、前記照光手段の点灯時には前記照光手段からの光を外部側の表面に浮かび上がらせる光透過率を有する被覆材とを有し、前記検知電極は、透明電極により形成され、前記被覆材と前記照光手段との間又は前記被覆材の前記照明手段とは反対側の面に配置されていることを特徴とする。 The capacitance type switch device according to the present invention detects a capacitance corresponding to a detection electrode, an illumination means arranged in the vicinity of the detection electrode, and a capacitance between the detection electrode and the ground. A capacitance detection circuit that outputs a value; a control unit that controls the illumination unit based on a detection value output from the capacitance detection circuit; and the illumination unit is externally covered, and the illumination unit is not lit. Sometimes the illumination means is made invisible from the outside, and when the illumination means is turned on, the illumination means has a covering material having a light transmittance that floats on the external surface, and the detection electrode is transparent It is formed by an electrode, and is arranged between the covering material and the illuminating means or on the surface of the covering material opposite to the illuminating means.
本発明によれば、照光手段を被覆材で外部から覆い、前記被覆材が、照光手段の非点灯時には照明手段を外部から視認不能とさせ、照光手段の点灯時には照光手段からの光を外部側の表面に浮かび上がらせる光透過率を有しているので、スイッチの存在を外部から隠すことができ、しかも検知電極は透明電極で形成し、前記被覆材と照光手段との間又は前記被覆材の照光手段とは反対側の面に配置されるので、被覆材の表面からの距離が近く、検出感度も低下させることがない。 According to the present invention, the illuminating means is covered from the outside with the covering material, the covering material makes the illuminating means invisible from the outside when the illuminating means is not lit, and the light from the illuminating means is externally exposed when the illuminating means is lit. It has a light transmittance that floats on the surface of the surface, so that the presence of the switch can be hidden from the outside, and the detection electrode is formed of a transparent electrode, between the covering material and the illumination means or between the covering material Since it is arrange | positioned on the surface on the opposite side to an illumination means, the distance from the surface of a coating | covering material is near, and detection sensitivity does not fall.
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る静電容量式スイッチ装置の構成を示す分解斜視図である。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the capacitive switch device according to the first embodiment of the present invention.
このスイッチ装置は、被覆材としての意匠板1の裏側に人体の接近を検出するための透明電極からなる矩形状の検知電極2を配置し、この検知電極2を介して意匠板1の裏側に順に表示用マスク板3と、バックライト用導光板4及び第1光源5からなるバックライト6と、第2光源7を配置してなる。ここで意匠板1は、光透過性を有する樹脂、ガラス等の材料により形成され、例えば無色透明の板の表面1a上に目的にあった模様や色のシートを貼り付けるなどして、数十%、例えば10〜50%の光透過率に調整されたものである。表示用マスク板3は、スイッチの種類及び位置を示すために所定の文字、記号、図形等の所定の光透過パターン3aを形成し、それ以外の部分をマスクしたもので、バックライト6の点灯時に意匠板1の表面1aに光透過パターン3aを浮き上がらせるために設けられている。
In this switch device, a
図2は、このスイッチ装置の回路構成を示す回路図である。 FIG. 2 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the switch device.
検知電極2は、静電容量検知回路11に接続されている。静電容量検知回路11は、検知電極2と接地との間の静電容量に応じた検出値を出力する。この検知回路11は、例えば発振回路を内蔵し、検知電極2によって生成される静電容量Cxに応じて発振周波数又はデューティー比が変化する信号を生成するものである。この検知回路11から出力される検出値は、制御手段を構成する判定回路12に入力されている。判定回路12は、2つのコンパレータ121,122を備えて構成されている。コンパレータ121は、一方の入力端に静電容量検知回路11からの検出値を入力し、他方の入力端に、判定電圧生成回路123で生成された第1判定電圧を入力し、検出値が第1判定電圧を超えたときに第1検知信号を出力する。コンパレータ122は、一方の入力端に静電容量検知回路11からの検出値を入力し、他方の入力端に、判定電圧生成回路124で生成された第2判定電圧を入力し、検出値が第2判定電圧を超えたときに第2検知信号を出力する。なお、ここで第2判定電圧は、第1判定電圧よりも大きく、人体が殆ど意匠板1に触れた場合に超える電圧に設定されている。光源駆動回路13は、第1検知信号によってLED等からなる第1光源5を駆動する。また、光源駆動回路14は、第2検知信号によってLED等からなる第2光源7を駆動する。
The
次に、このように構成された本実施形態に係るスイッチ装置の動作について説明する。 Next, the operation of the switch device according to this embodiment configured as described above will be described.
検知電極2に人体、例えば指が接近すると、検知電極2の人体を介した対接地容量が変化し、この結果、静電容量検知回路11から出力される検出値が図3のように増加する。判定回路12は、静電容量検知回路11からの検出値が第1判定電圧を超えたら、光駆動回路13を駆動してバックライト用の第1光源5を点灯する。このようにバックライト6が点灯されると、その光が表示用マスク板3の光透過パターン3a及び透明な検知電極2を透過して意匠板1の裏面を照射するので、意匠板1の表面1aには、光透過パターン3aが浮き上がって見えることになる。
When a human body, for example, a finger, approaches the
操作者は、これを確認して意匠板1の光透過パターン3aが浮き上がっている部分に指を接触させると、静電容量検出回路11からの検出値が第2判定電圧を超えるので、判定回路12は、光駆動回路14を駆動して第2光源7を点灯させると共に、図示しない回路にスイッチON信号を出力する。第2光源7の点灯により、意匠板1に浮き上がった光透過パターン3aの輝度、色等が変化するので、スイッチ操作が有効になったことを操作者に報知することができる。
When the operator confirms this and brings his / her finger into contact with the portion where the
図4は、本発明の第2の実施形態に係る静電容量式スイッチ装置の構成を示す斜視図、図5は同じく断面図である。 FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a capacitive switch device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional view of the same.
この実施形態は、複数の種類の異なるスイッチに対して1つのバックライトを共用した例である。 This embodiment is an example in which one backlight is shared for a plurality of different types of switches.
機器の一部をなす被覆材としての意匠部品21には、その表面21aに目的に応じた模様、色等の意匠処理が施されている。例えば、透明な部材に木目調のプリントを転写したものを使用すれば、木目調のスイッチとなり、マジックミラーの機能を持った部材を使用すれば、金属的なデザインのスイッチも実現可能である。この意匠部品21の裏面には、溝21bが形成されている。そして、この溝21bの部分に、溝21bに沿って複数の透明電極からなる検知電極24が配列形成されると共に、静電容量式スイッチモジュール22が装着されている。
The
静電容量式スイッチモジュール22は、次のように構成されている。即ち、溝21bに沿って延びる基板23の上には、静電容量検知回路等の回路が集積された集積回路部品25が搭載され、各検知電極24の中央部分と対向する位置には、それぞれ操作表示用の第2光源26が装着されている。基板23の上には、複数の検知電極24の全体を覆うように、バックライト27と表示用マスク板28とがこの順に搭載されている。バックライト27は、バックライト導光板29の基板23側の面にバックライト用反射シート30を貼着すると共に、バックライト導光板29の側縁部にバックライト用の第1光源31をバックライト導光板29に向けて装着してなる。表示用マスク板28は、各検知電極24の部分にスイッチの位置を示す光透過パターン28aをそれぞれ形成したものである。
The
図6は、本実施形態に係る静電容量式スイッチ装置の電気的構成を示すブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of the capacitive switch device according to the present embodiment.
この実施形態では、各検知電極24に対応させて、前述した静電容量検知回路11、判定回路12、光源駆動回路及び第2光源26をスイッチ回路41,42として、これら複数のスイッチ回路41,42からの第1検知信号をORゲート15を介して光源駆動回路13に与えることにより、複数のスイッチ回路41,42のいずれか1つの第1検知信号がONになると第1光源31を点灯させるようにしたものである。
In this embodiment, the
この装置においては、複数の検知電極24のいずれか1つに操作者の指が接近すると、第1光源31が点灯し、複数の光透過パターン28aの光が意匠部品21の表面21aに浮き上がる。操作者は、この浮き上がったパターンから所望のスイッチ部分を指で触れると、その部分の近傍の検知電極24に対応した判定回路12からの第2検知信号がONになるので、そのスイッチ部分のみ第2光源26が点灯され、輝度が変化する。これにより、そのスイッチがON状態になったことが分かる。
In this apparatus, when an operator's finger approaches any one of the plurality of
このように、本実施形態のスイッチ装置によれば、複数のスイッチで第1光源31を含むバックライト27を共用することができるので、部品単価及び組立工数を削減することができ、コスト低減を図ることができる。
Thus, according to the switch device of the present embodiment, the
また、各スイッチ回路41,42に、その機能の有効/無効を設定が可能なスイッチ回路等の設定手段をそれぞれ設けておけば、同一のスイッチモジュール22で複数の用途に対応することが可能になる。
Further, if each
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図7は、照光手段を1つの光源8で構成した最もシンプルな実施形態である。本実施形態では、人体の検知電極2への接近で光源8が点灯し(第1の状態)、人体の検知電極2への更なる接近(例えば、意匠板1への接触)で光源8の点灯輝度が変化したり、点滅したりする(第2の状態)。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, FIG. 7 shows the simplest embodiment in which the illumination means is composed of one
図8の実施形態は、図7の光源8に代えて、照光手段を2つの光源、すなわち第1光源5と第2光源7によって構成した例である。この場合には、人体の検知電極2への接近で光源5が点灯し、人体の検知電極2への更なる接近で光源7が点灯する。両者の発光色を変えておくと、更に操作確認がし易くなる。
The embodiment of FIG. 8 is an example in which the illumination means is constituted by two light sources, that is, the first
図9の実施形態は、図8の意匠板1と光源5,7との間にバックライト導光板4を設けた例である。この実施形態によれば、意匠板1の表面にスイッチの形をより鮮明に映し出すことができる。
The embodiment of FIG. 9 is an example in which a backlight
図10の実施形態は、第1光源5をバックライト導光板4の側縁部に配置したものであり、図1の実施形態の中から表示用マスク板3を削除した形態である。
In the embodiment of FIG. 10, the first
この場合には、意匠板1により均一な光を透光することができる。
In this case, the
なお、以上の実施形態では、1又は2つの光源によって第1及び第2の状態として輝度及び/又は色の異なる点灯状態に制御しているが、第1及び第2の状態としては、この他にも、一方を点灯状態、他方を点滅状態としたり、一方を点灯状態、他方を消灯状態とするようにしても良い。要は、第1の状態でスイッチの位置を確認でき、第2の状態でスイッチがONになったことが確認できれば、本願発明の効果を奏することができる。 In the above embodiment, the lighting state is controlled to have different luminance and / or color as the first and second states by one or two light sources. However, the first and second states are other than this. Alternatively, one may be lit, the other blinked, one may be lit, and the other may be extinguished. In short, if the position of the switch can be confirmed in the first state and it can be confirmed that the switch is turned on in the second state, the effect of the present invention can be achieved.
また、以上の実施形態では、検出電極を意匠板等の被覆材の裏面に配置したが、検知電極は透明電極であるため、被覆材の表面側に配置しても良い。この場合には、被検出物との距離を更に短くすることができるので、検出感度が更に良好になるという利点を有する。 Moreover, in the above embodiment, although the detection electrode was arrange | positioned on the back surface of coating | covering materials, such as a design board, since a detection electrode is a transparent electrode, you may arrange | position to the surface side of a coating | covering material. In this case, since the distance to the object to be detected can be further shortened, there is an advantage that the detection sensitivity is further improved.
1…意匠板、2,24…検知電極、3,28…表示用マスク板、4…バックライト導光板、5,31…第1光源、6,27…バックライト、7,26…第2光源、8…光源、11…静電容量検知回路、12…判定回路、13,14…光源駆動回路。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
この検知電極の近傍に配置された照光手段と、
前記検知電極と接地との間の静電容量を検出してこれに対応した検出値を出力する静電容量検知回路と、
この静電容量検知回路から出力される検出値に基づいて前記照光手段を制御する制御手段と、
前記照光手段を外部から覆い、前記照光手段の非点灯時には前記照光手段を外部から視認不能にさせ、前記照光手段の点灯時には前記照光手段からの光を外部側の表面に浮かび上がらせる光透過率を有する被覆材と
を有し、
前記検知電極は、透明電極により形成され、前記被覆材と前記照光手段との間又は前記被覆材の前記照光手段とは反対側の面に配置されている
ことを特徴とする静電容量式スイッチ装置。 A sensing electrode;
Illumination means disposed in the vicinity of the detection electrode;
A capacitance detection circuit that detects a capacitance between the detection electrode and the ground and outputs a detection value corresponding to the capacitance;
Control means for controlling the illumination means based on a detection value output from the capacitance detection circuit;
Light transmittance that covers the illumination means from the outside, makes the illumination means invisible from the outside when the illumination means is not lit, and causes light from the illumination means to float on the external surface when the illumination means is lit. And having a covering material
The detection electrode is formed of a transparent electrode, and is disposed between the covering material and the illuminating means or on the surface of the covering material opposite to the illuminating means. apparatus.
前記検知電極は、前記被覆材の裏面に形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の静電容量スイッチ装置。 The covering material is a plate-like body,
The capacitance switch device according to claim 1, wherein the detection electrode is formed on a back surface of the covering material.
前記検知電極は、前記被覆材の表面に形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の静電容量スイッチ装置。 The covering material is a plate-like body,
The capacitance switch device according to claim 1, wherein the detection electrode is formed on a surface of the covering material.
前記静電容量検知回路から出力される検出値が第1のしきい値を超えたときに前記照光手段を第1の状態とし、前記検出値が前記第1のしきい値よりも大きい第2のしきい値を超えたときに前記照光手段を第2の状態とするものである
ことを特徴とする請求項1記載の静電容量式スイッチ装置。 The control means includes
When the detection value output from the capacitance detection circuit exceeds a first threshold value, the illumination means is set to the first state, and the detection value is larger than the first threshold value. The electrostatic capacitance type switch device according to claim 1, wherein the illumination means is set to the second state when the threshold value of the capacitance is exceeded.
ことを特徴とする請求項4記載の静電容量式スイッチ装置。 One of the first and second states is a lighting state with the first luminance of the illumination means, and the other is a lighting state with a second luminance larger than the first luminance of the illumination means. The capacitance type switch device according to claim 4, wherein the capacitance type switch device is provided.
ことを特徴とする請求項4記載の静電容量式スイッチ装置。 The one of the first and second states is a lighting state by the first color of the illuminating means, and the other is a lighting state by the second color of the illuminating means. Capacitive switch device.
ことを特徴とする請求項4記載の静電容量式スイッチ装置。 The capacitance type switch device according to claim 4, wherein one of the first and second states is a lighting state of the illumination means, and the other is a blinking state of the illumination means.
ことを特徴とする請求項4記載の静電容量式スイッチ装置。 5. The capacitance type switch device according to claim 4, wherein one of the first and second states is a lighting state of the illumination means, and the other is a light extinction state of the illumination means.
前記第1光源は、前記静電容量検知回路から出力された検出値が第1のしきい値を超えたときに点灯し、
前記第2光源は、前記静電容量検知回路から出力された検出値が第2のしきい値を超えたときに点灯する
ことを特徴とする請求項4記載の静電容量式スイッチ装置。 The illumination means includes a first light source and a second light source,
The first light source is turned on when a detection value output from the capacitance detection circuit exceeds a first threshold value,
The capacitance type switch device according to claim 4, wherein the second light source is turned on when a detection value output from the capacitance detection circuit exceeds a second threshold value.
前記スイッチ回路が複数設けられ、
前記第1光源は、前記複数のスイッチ回路に対して共通に設けられ、いずれか1つのスイッチ回路の前記検出値が前記第1のしきい値を超えたときに点灯され、
前記第2光源は、前記検出値が前記第2のしきい値を超えたスイッチ回路に設けられたものだけが点灯される
ことを特徴とする請求項9記載の静電容量式スイッチ装置。 The detection electrode, the capacitance detection circuit, the determination circuit, and the second light source constitute a switch circuit,
A plurality of the switch circuits are provided,
The first light source is provided in common to the plurality of switch circuits, and is turned on when the detection value of any one switch circuit exceeds the first threshold value,
The capacitance type switch device according to claim 9, wherein only the second light source provided in a switch circuit whose detected value exceeds the second threshold value is turned on.
14. The capacitance type switch device according to claim 13, wherein each of the switch circuits has setting means capable of setting whether the function is valid / invalid.
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