JP2007035334A - 静電容量式タッチスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 検出性能を低下することなく、パネルを３次元形状にすることができる静電容量式タッチスイッチを提供すること。
【解決手段】 静電容量の変化で操作入力を検出する静電容量式タッチスイッチ１において、平板形状である電極用基板４と、電極用基板４上に配置した検出電極３と、操作入力の際に接触入力が行われるパネル２と、検出電極３とパネル２の間に設けた導電部材５とを備えた。なお、導電部材５としては、導電性と適度な弾性を有する導電ゴムを用いたが、導電性を有する金属であってもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、操作者が操作入力のために接触したことを静電容量の変化で検出してスイッチ入力となる静電容量式タッチスイッチの技術分野に属する。

従来にあっては、検出電極と発振回路を検出ヘッド部として設けている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−４００２１号公報（第２−４頁、全図）

しかしながら、従来のように検出電極と回路部分を検出ヘッド部として設ける場合には、基板上に検出電極と回路部分が設けられていた。そのため、パネルを３次元形状にすることが困難であった。

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、検出性能を低下することなく、パネルを３次元形状にすることができる静電容量式タッチスイッチを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、静電容量の変化で操作入力を検出する静電容量式タッチスイッチにおいて、平板形状である電極用基板と、前記電極用基板上に配置した検出電極と、操作入力の際に接触入力が行われるパネルと、前記検出電極と前記パネルの間に設けた導電部材とを備えることを特徴とする。

よって、本発明にあっては、パネルを３次元形状など自由な曲面にすることができる。

以下、本発明の静電容量式タッチスイッチを実現する実施の形態を実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の静電容量式タッチスイッチの断面図である。図２は実施例１の静電容量式タッチスイッチの検出電極及び電極用基板の説明斜視図である。
実施例１の静電容量式タッチスイッチ１は、パネル２、検出電極３、電極用基板４、導電部材５、検出回路６を主要な構成としている。
パネル２は、スイッチのデザイン上の都合、もしくは、スイッチの感知位置を指の触感で分かる形状などの理由から、３次元的な湾曲を有する板状部材で、厚みをほぼ均一に設けたものである。材質として樹脂を挙げておく。樹脂成形により３次元的な形状にする場合、均一な厚みが望ましく、実施例１では、均一な厚みのものが使用可能である。
また、パネル２の裏面には、電極用基板４をねじで取り付けるための支持部２ａと、導電部材５のパネル並行方向の動きを制限するよう囲む抑え部２ｂを設ける。

検出電極３は、図２に示すように、電極用基板４に銅パターンとして、平面形状の電極面を設けたものである。
電極用基板４は、プリント基板であり、四方に取り付け穴があり、ねじによりパネル裏面の支持部２ａに取り付けられる。図２には、電極用基板４に検出電極３を設けた状態を示すが、図示しない回路部分を設けるようにしてもよい。
導電部材５は、弾性を有する軟質な部材で、導電性を有し導電ゴムとも呼ばれるものである。実施例１では、予め成形されたものをパネル２の抑え部２ｂ内に装着し、１面がパネル２の裏面に面接するようにし、反対側の面を検出電極３に面接させる。電極用基板４のパネル２へのねじ取り付けで押圧されて面接するようにしてもよい。
検出回路６は、静電容量変化の増幅、比較等を行い、検出結果を検出信号として出力する回路である。

次に作用を説明する。
[パネルの曲面]
パネルを曲面にすることについて、ここで再度詳細に説明しておく。
図３に示すのは、平面パネルの静電容量式タッチパネルの分解図である。
このように、平面パネルと電極、基板で構成する静電容量式タッチパネルでは、静電容量変化を検出する場合、人体などの誘電体が、検出する電極に近づくほど、変化量が大きくなり、電極に直接触れた場合、最大の変化になる。
スイッチ動作をさせる場合には、特定の変化量に閾値を設定することで、スイッチ動作をさせるため、ある程度電極に接近した状態でも検出することは可能であるが、電極から距離が遠くなるほど感度を上げる必要がある。

パネルが平面パネルの場合、電極と人体の間にパネルが存在することになるが、パネルに電極が密着しているので、パネルに触ることによる検出が可能になる（図４(a)参照）。
しかしながら、パネルを３次元曲面にした、電極、基板を平面のままとする組み合わせでは、電極とパネルの間に空間が出来てしまう。電極とパネルの間に空間が存在すると、検出感度が著しく低下する（図４(b),(c)参照）。

これに対して、電極をＰＥＴなどフィルム状にすることによりパネルの３次元形状に対応することを考案した。しかしながら、フィルムでは、２次元形状の湾曲にしかうまく対応ができず、しかも、曲率が小さいとフィルムのコシにより対応が困難であった。
実施例１では、これらの問題を解決している。

[３次元パネルへの対応作用]
実施例１では、３次元形状のパネル２と電極用基板４上の検出電極３の間に導電部材５を設ける。導電部材５の片面は成形によりパネル裏面と同形状であり、パネル裏面に密着させることができる。このように導電部材５では、成形によりあらゆる形状に対応が可能となる。
導電部材５の固定は、パネル２と電極用基板４で挟んだ際に、自立できる場合にはそのままでもよい（図５参照）。導電部材の弾性、軟質性から自立が難しい場合には、実施例１のようにパネル２の裏面に導電部材５の固定用の壁として抑え部２ｂを立設し、隣接する導電部材５同士の接触を避けることができ、かつ固定すればよい。
このように、３次元形状のパネル２と電極用基板４上の検出電極３の間、つまり電極間に導電部材５を設けることにより、検出電極３の電極面がパネル裏面に密着した状態と同じ作用を得ることができ、検出感度を上げなくても検出することが可能となる。

このように、実施例１の静電容量式タッチスイッチ１は、平面パネルを用いたのと同様の感度での検出を可能にしながら、通常のいわゆるプリント基板である電極用基板４を使用できるためコストが抑制され、また、電極の取り扱い、パネルへの取り付けが容易になる。

次に、効果を説明する。
実施例１の静電容量式タッチスイッチにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1)静電容量の変化で操作入力を検出する静電容量式タッチスイッチ１において、平板形状である電極用基板４と、電極用基板４上に配置した検出電極３と、操作入力の際に接触入力が行われるパネル２と、検出電極３とパネル２の間に設けた導電部材５とを備えるため、パネルを３次元形状など自由な曲面にすることができる。
なお、図５に示すようにパネル２の曲面はどのような形状であってもよい。

第２実施例は、非導電性の部材を設けた例である。
すなわち、図６に示すように、パネル２の裏側には、支持部２ａ、抑え部２ｂを設けることなく、パネル裏側の導電部材５同士の間を含む、周囲部分を非導電性の非導電部材７を設ける。
非導電部材７と導電部材５は、一体に成形することが望ましい。一体に成形した場合には、組み立てが非常に容易となる。
また、導電部材５の位置が精度よく定まるため、検出電極３と同じ大きさであるが、感度が低下しない範囲で小さくすることができる。
さらに、電極用基板４には、パネル２への取り付け部分もなくなるため、図６(b)に示すように検出回路を同一基板に設置しやすくなる。
その他構成、作用は実施例１と同様であるので、説明を省略する。

効果を説明する。実施例２の静電容量式タッチスイッチにあっては、上記(1)に加えて、以下の効果を有する。
(2)検出電極３とパネル２の間に非導電性の非導電部材７を設けたため、組み立てを容易にでき、検出回路を同一基板上に配置しやすくできる。

第３実施例は、導電部材と検出電極の間に空隙を設けた例である。
すなわち、図７に示すように、導電部材５は、パネル２の裏面に貼り付けるように取り付けて、検出電極３との間に適度な空隙を設ける。さらに、非導電部材７は、内部に空間を有する構造にする。
パネル２の検出部分を操作者が指で押圧すると、非導電部材７が変形してパネル２が移動し、検出電極３と導電部材５の空隙がなくなり、導電部材５が検出電極３に接触し、検出が行なわれる。
この際には、パネル２が移動するため、タッチスイッチでありながら、押圧スイッチを押した操作感を得ることができる。
その他、構成、作用は実施例１と同様であるので、説明を省略する。

実施例３の静電容量式タッチスイッチにあっては、(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
(3)導電部材５は、非入力状態では検出電極３との間に空隙を有する非接触であり、入力があると検出電極３に接触する構成にしたため、タッチスイッチでありながらスイッチを押した操作感を得ることができる。

実施例４は、導電部材５を、検出電極側からパネル側へ行くに従って断面積を大きくした例である。
すなわち、図８に示すように、導電部材５を検出電極３側からパネル２側へ行くに従って断面積を大きくする、具体的には錘形状にする。
非導電部材７は、図８に示すように、錘形状を支持する形状にするのが望ましい。
これによって、検出電極３のサイズを小さくしつつ、検出面のサイズを大きくすることができる。
その他構成、作用は実施例１と同様であるので、説明を省略する。

次に、効果を説明する。実施例４の静電容量式タッチスイッチにあっては、(1),(2)の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(4)導電部材５は、検出電極３側からパネル２側へ行くに従って断面積を大きくする形状であるため、電極のサイズを小さくしつつ、検出面のサイズを大きくすることができる。

実施例５は、導電部材と非導電部材のパネル側の端面を、複数の凸部を有する形状にした例である。
すなわち、図９に示すように、導電部材５と非導電部材７のパネル２側の端面を山形状の突部の集合形状にする。これにより、図９(a),(b)に示すようにパネル２と組合せる際に、導電部材５、非導電部材７の変形が大きくなるようにしてパネル２と良好に密着させることができる。山形状は、変形量を大きくしてパネルの自由な形状に良く対応することができる。
その他構成、作用は実施例１と同様であるので、説明を省略する。

効果を説明する。実施例５の静電容量式タッチスイッチにあっては、(1),(2)の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(5)導電部材５と非導電部材７は、パネル側の端面を複数の凸部を有する形状にしたため、パネル２と良好に密着させることができる。

以上、本発明の静電容量式タッチスイッチを実施例１〜実施例５に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、曲面パネルの裏面と、検出電極に設置する導電材は、導電性ゴムなどに限らず、導電性の物であれば良い。
また、金属の場合には、図１０に示すように導電材８として金属体をパネル裏面に貼り付ける、爪構造のはめこみ部にはめ込む、パネルと一体成型するなどの方法とすることもできる。
また、導電性樹脂を導電部材として使うこともできる、このようにすれば、一体成型などでのパネル製造が可能になり、組み立てる際の部品点数を減らすことができる。

本願の静電容量タッチスイッチは、他の装置への組み込みが容易であり、他のスイッチへの利用が容易である。また、近接センサへの利用も容易である。

実施例１の静電容量式タッチスイッチの断面図である。 実施例１の静電容量式タッチスイッチの検出電極及び電極用基板の説明斜視図である。 平面パネルの静電容量式タッチパネルの分解図である。 平面パネル及び曲面パネルの静電容量式タッチパネルの断面図である。 実施例１の静電容量式タッチスイッチの他の例の断面図である。 実施例２の静電容量式タッチスイッチの断面図である。 実施例３の静電容量式タッチスイッチの断面図である。 実施例４の静電容量式タッチスイッチの断面図である。 実施例５の静電容量式タッチスイッチの断面図である。 実施例の静電容量式タッチスイッチの他の例の断面図である。

符号の説明

１ 静電容量式タッチスイッチ
２ パネル
２ａ 支持部
２ｂ 抑え部
３ 検出電極
４ 電極用基板
５ 導電部材
６ 検出回路
７ 非導電部材
８ （金属の）導電材

Claims (5)

1. 静電容量の変化で操作入力を検出する静電容量式タッチスイッチにおいて、
   平板形状である電極用基板と、
   前記電極用基板上に配置した検出電極と、
   操作入力の際に接触入力が行われるパネルと、
   前記検出電極と前記パネルの間に設けた導電部材と、
   を備える、
   ことを特徴とする静電容量式タッチスイッチ。
2. 請求項１に記載の静電容量式タッチスイッチにおいて、
   前記検出電極と前記パネルの間に非導電性の非導電部材を設けた、
   ことを特徴とする静電容量式タッチスイッチ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の静電容量式タッチスイッチにおいて、
   前記導電部材は、非入力状態では前記検出電極との間に空隙を有する非接触であり、入力があると前記検出電極に接触する構成にした、
   ことを特徴とする静電容量式タッチスイッチ。
4. 請求項１又は請求項２に記載の静電容量式タッチスイッチにおいて、
   前記導電部材は、前記検出電極側から前記パネル側へ行くに従って断面積を大きくする形状である、
   ことを特徴とする静電容量式タッチスイッチ。
5. 請求項２に記載の静電容量式タッチスイッチにおいて、
   前記導電部材又は前記非導電部材は、
   パネル側の端面を複数の凸部を有する形状にした、
   ことを特徴とする静電容量式タッチスイッチ。
   

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