JP2007220473A - 操作スイッチ装置及び操作キー部材 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量式のスイッチに操作感を与える。
【解決手段】指等の被検出体を電極により検出してスイッチを切り換える静電容量式のスイッチ本体と、該スイッチ本体を操作したときに操作感を与えるための操作キー部材とを備える。前記電極を、絶縁性のパネルの裏面に設け、前記操作キー部材を、前記パネルの表面に設ける。前記操作キー部材に、弾性変形可能な操作凸部を前記電極に対応して形成する。前記操作凸部を前記被検出体で押して弾性変形させたときに、該被検出体が前記電極により検出されるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は操作スイッチ装置及び操作キー部材に関するものである。

炊飯器や洗濯機等の家電製品や、パソコンモニター等のＰＣ関連機器、ＴＶ、ステレオ等のＡＶ機器には、電源スイッチ、運転スイッチ、調整スイッチ等の各種スイッチが設けられている。このようなスイッチには、従来からタクトスイッチ（例えば、特許文献１参照）やメンブレンスイッチが広く用いられている。また、最近では、静電容量式のタッチスイッチが用いられることもある。

タクトスイッチやメンブレンスイッチは、固定接点と可動接点とを物理的に接触させる構造であるため、劣化が早く、外部からの衝撃に弱いという欠点がある。また、タクトスイッチは、それ自体を目立ないようにするのが困難なため、製品デザインの自由度が低くなるという欠点もある。

一方、タッチスイッチは、製品の操作パネルの裏面に電極を設けて構成され、操作パネルの表面を指で触れることによって、電極を介して該指を検出し、スイッチを切り換えるようになっている。したがって、電極の物理的接触を伴わないので、タクトスイッチやメンブレンスイッチと比べて耐久性が高くなっている。また、電極として透明な材料を用いれば、スイッチ自体を目立たせないようにすることができるので、製品デザインの自由度が高くなるという利点もある。
特開平７-２９４５０号公報

しかし、上記タッチスイッチの操作は、操作パネル等の表面に触れるだけであるため、スイッチが正常に操作されたかどうかを認識しづらいという欠点がある。ユーザーは、これまで広く利用されていたタクトスイッチに慣れていることもあって、何ら操作感のないタッチスイッチに違和感を感じる場合もある。

この欠点を補うため、スイッチ操作に対応して、光や音によるフィードバックを与えることも実際に行われている。しかし、目や耳が不自由なユーザーにとって、このようなフィードバックは役に立たず、光や音を発する構造を設けるために、製造コストがアップするという弊害も生じる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、静電容量式のタッチスイッチに操作感（クリック感）を与える操作キー部材を備えることによって、タッチスイッチが有する利点を生かしながら欠点を解消することを目的とする。

請求項１記載の操作スイッチ装置に係る発明は、指等の被検出体を電極により検出してスイッチを切り換える静電容量式のスイッチ本体と、該スイッチ本体を操作したときに操作感を与えるための操作キー部材とを備え、前記電極が、絶縁性のパネルの裏面に設けられ、前記操作キー部材が、前記パネルの表面に設けられ、前記操作キー部材に、弾性変形可能な操作凸部が前記電極に対応して形成され、前記操作凸部を前記被検出体で押して弾性変形させたときに、該被検出体が前記電極により検出されるようになっていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電極及び／又は前記操作キー部材が透明に形成されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記操作凸部を押したときに該操作凸部内の空気を抜くための、空気抜き部を備えていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記操作キー部材が、前記パネルに着脱自在に設けられていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、絶縁性のパネルの裏面に設けられた電極により指等の被検出体を検出してスイッチを切り換える静電容量式のスイッチ本体を操作したときに、操作感を与えるための操作キー部材であって、前記パネルの表面に対して着脱自在に設けられており、前記電極に対応して、弾性変形可能な操作凸部が形成されており、前記パネルに取り付けた状態で、前記操作凸部を前記被検出体で押して弾性変形させたときに、該被検出体が前記電極により検出されるようになっていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記操作凸部を押したときに該操作凸部内の空気を抜くための、空気抜き部を備えていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、操作キー部材の操作凸部を指等の被検出体で押すことで、操作凸部を弾性変形させ、この弾性変形によって操作感（クリック感）を与えることができる。しかも、電極は、被検出体や操作キー部材等との物理的接触がないので、使用劣化がほとんどなく、高い耐久性を維持することができる。

請求項２の発明によれば、電極及び／又は操作キー部材を透明に形成しているので、操作スイッチ装置を目立たないように設けることができる。これにより、製品のデザイン性の向上を図ることができる。

請求項３の発明によれば、操作凸部を押したときに、空気抜き部を介して操作凸部内の空気を抜くことができる。これにより、操作凸部が弾性変形しやすくなるので、より確実に操作感を与えることができる。

請求項４の発明によれば、操作キー部材を、必要に応じてパネルに取り付けることが可能となる。したがって、例えば、普段は操作キー部材を製品等から取り外しておいて、スイッチの存在すら分からないようにし、スイッチを操作するときだけ操作キー部材をパネルに取り付ける、という利用が可能となる。また、製品等のオプションとして操作キー部材を用意しておき、必要なユーザーだけが操作キー部材を用いるという方法も可能となる。

請求項５の発明によれば、操作キー部材を、スイッチ本体に合わせてパネルに取り付け、操作凸部を押すことによって、操作感を与えながらスイッチ操作を行うことができる。スイッチを操作しないときは、操作キー部材をパネルから取り外すことで、操作スイッチ装置の存在を分からないようにすることもできる。

請求項６の発明によれば、操作凸部を押したときに、空気抜き部を介して操作凸部内の空気を抜くことができる。これにより、操作凸部が弾性変形しやすくなるので、より確実に操作感を与えることができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る操作スイッチ装置１０を示す斜視図である。操作スイッチ装置１０は、例えば、図１に示すような液晶やプラズマ等の薄型平面ディスプレイ１１に適用される。このディスプレイ１１は、矩形状の本体部１２の表面が透明なガラスパネルやアクリルパネル等の絶縁性パネル１３によって構成され、中央に画像表示部１４を備えている。画像表示部１４の周囲には、各種スイッチ類、例えば、電源スイッチ、輝度やコントラスト等の調整スイッチ、選局スイッチ等が備えられている。そして、このスイッチ類が、本発明の操作スイッチ装置１０により構成されている。

図２は、操作スイッチ装置１０の正面図、図３は、図２のIII−III断面図である。操作スイッチ装置１０は、スイッチ本体１６と、操作キー部材１７とを備えている。スイッチ本体１６は、電極１８と回路基板１９とを備え、回路基板１９と電極１８とは配線２０で接続されている。

回路基板１９は、コンデンサを含むＩＣ基板であり、ディスプレイ１１の内部など、外部から見えない部分に設けられている。

電極１８は、ＩＴＯ導電膜等の透明電極で構成され、絶縁性パネル１３の裏面に貼り付けられている。図例では、２つの電極１８が設けられている。回路基板１９と電極１８とを接続する配線２０は、少なくとも外部に露出する部分が電極１８と同じもの、即ち、透明な導電性材料で形成されている。

スイッチ本体１６は、指２１等の被検出体（導電体）が電極１８に接近することに伴う静電容量の変化を検出し、その変化に応じてスイッチを切り換えるようになっている。

操作キー部材１７は、スイッチ操作に操作感（クリック感）を与える操作感覚付与部材を構成するものであり、表面シート２５と基材２６とを備え、絶縁性パネル１３の平坦な表面に粘着剤（又は接着剤）２７によって貼り付けられている。表面シート２５及び基材２６は、透明で弾性変形可能な合成樹脂シート材により形成され、互いに粘着剤（又は接着剤）２８によって接着されている。

表面シート２５は、スイッチ本体１６の電極１８に対応する位置に操作凸部３０を備えている。図例では、２つの電極１８に対応して２つの操作凸部（スイッチキー）３０を備えている。また、電極１８が平面視円形状であるのに対応して、操作凸部３０も平面視円形状に形成されている。

基材２６には、操作凸部３０及び電極１８に対応する位置に貫通孔３１が形成されており、粘着剤２７，２８は、操作凸部３０及び貫通孔３１を避けた部分に塗布されている。

操作凸部３０は、表面シート２５から表面側へ盛り上がるように円弧状に形成されている。操作凸部３０の内部には、空間Ｓが形成されている。操作凸部３０は、図３に２点鎖線で示すように、表面側から指２１等の被検出体で押すことによって、円弧状に盛り上がった部分が裏面側へ弾性変形で凹むようになっている。

図２に示すように、操作キー部材１７には、指２１等で操作凸部３０を押したときに、操作凸部３０内の空気を抜くための空気抜き部３３が設けられている。この空気抜き部３３は、図３における基材２６と接着剤層２７，２８とで構成される部分（以下、スペーサ３６という）に形成されており、エア逃げスペース３４と、操作凸部３０の内部Ｓとエア逃げスペース３４とを連通するエアベント３５とを備えている。操作凸部３０を押すと、操作凸部３０内の空気はエアベント３５を介してエア逃げスペース３４に流れるようになっている。

空気抜き部３３は、１つの操作キー部材１７に対して１つ形成されている。具体的に、空気抜き部３３は、一つの操作凸部３０に直接的に接続されている。また、操作凸部３０は、互いに隣り合うもの同士が連通路３７によって接続されている。この連通路３７によって、空気抜き部３３に直接的に接続された操作凸部３０以外の操作凸部３０も、間接的に空気抜き部３３に接続されている。連通路３７は、スペーサ３６の部分に形成することもできるし、表面シート２５の一部を膨出させて形成することもできる。なお、図２に示すように、前記エア逃げスペース３４と操作キー部材１７の端縁との間には、エア逃げスペース３４を外部に連通させるエアベント３８を形成してもよい。このようなエアベント３８を設けることで、外部の気圧変化に対応させることが可能となる。

本発明を限定するものではないが、操作スイッチ装置１０の好適な１実施例として、各構成の材質や寸法等を次のように設定することができる。

（１）絶縁性パネル１３…厚さ２ｍｍのアクリルパネルとする。
（２）スイッチ本体１６の電極１８…ＩＴＯ導電膜を用い、直径１０ｍｍに形成する。
（３）操作キー部材１７の表面シート２５…厚さ１２５μｍのポリエステル等の樹脂シートを用い、操作凸部３０をエンボス加工により形成する。操作凸部３０の直径は、電極１８よりもやや大きく、例えば、１２ｍｍに形成する。操作凸部３０を含めた表面シート２５の高さＴ（図３）を５２５μｍとする。この場合、操作凸部３０の突出量は４００μｍとなり、表面シート２５の厚さの約３倍となる。
（４）操作キー部材１７の基材２６…ＰＥＴシートとする。厚さを、表面シート２５よりも厚く、例えば、表面シート２５の約２倍の２７６μｍとする。
（５）粘着剤２７，２８…各粘着剤の厚さを、表面シート２５よりも薄く、例えば、２５μｍとする。
（６）空気抜き部３３…エア逃げスペース３４を、直径１０ｍｍに形成し、エアベント３５は、幅２ｍｍ、長さ６ｍｍに形成する。

（本実施形態の作用効果）
本実施形態の操作スイッチ装置１０は、透明な電極１８と、透明な操作キー部材１７とを、透明な絶縁性パネル１３に設けて構成しているため、外部から見て目立たなくなっている。そのため、スイッチを意識させない製品デザインを構築することができる。

ただし、透明であると言っても、操作キー部材１７の操作凸部３０により各スイッチキーの位置を間違えることなく認識することができるので、操作ミスをすることもない。

操作スイッチ装置１０を操作するには、操作凸部３０を指２１で押し、該操作凸部３０を弾性変形で凹ませる。これにより、電極１８への指２１の接近を検出し、スイッチを切り換える。このとき、操作凸部３０が弾性変形することで、ユーザーに操作感覚（クリック感覚）を与えることができる。したがって、目や耳の不自由なユーザーであっても、スイッチを操作したことを認識することができる。

また、操作凸部３０を押したとき、空間Ｓの空気が空気抜き部３３によって抜かれるので、操作凸部３０を確実に凹ませることができ、よりハッキリとした操作感覚を与えることができる。

スイッチ本体１６は、静電容量式であるので使用劣化が少なく、操作キー部材１７が使用劣化したとしても、操作キー部材１７の部分のみを交換することができるので、安価に修復することができる。

なお、スイッチ本体１６の検出感度は、適宜設定することができる。例えば、指２１で操作凸部３０を押し込み、該操作凸部３０が絶縁性パネル１３に触れたときにスイッチが切り換わるように感度設定することができる。また、指２１が操作凸部３０に触れた段階と、操作凸部３０が絶縁性パネル１３に触れた段階との２段階でスイッチが切り換わるように感度設定することもできる。後者の場合、様々なスイッチ操作パターンを構築できるため、例えば、次の第２実施形態のように、扉の解錠又は施錠装置として操作スイッチ装置１０を用いる場合に、多様なスイッチ操作で解錠又は施錠することによって、セキュリティを高めることができる。

〔第２の実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態に係る操作スイッチ装置１０の適用例を示す斜視図、図５は、操作スイッチ装置１０の正面図、図６は、図５のVI−VI矢視断面図である。本実施形態では、建物や金庫等の扉４０の解錠又は施錠装置として本発明の操作スイッチ装置１０を用いている。

スイッチ本体１６は、扉４０周りの壁（本発明のパネル）１３に内蔵され、複数の電極１８を備えている。操作キー部材１７は、電極１８に対応した複数の操作凸部３０を有し、壁１３の外面に着脱自在に取り付けられる。この着脱を容易にするため、操作キー部材１７の裏面の粘着剤（取付手段）２７は、弱粘性のものが用いられる。

各操作凸部３０には、数字や文字等の記号（図示略）が付されている。基材２６は、操作キー部材１７を壁１３から取り外したときに、操作キー部材１７の形状を保つ機能を有している。

本実施形態では、操作キー部材１７を壁面１３に取り付け、複数の操作凸部３０を所定の手順で押すことによって、扉４０の錠を解錠又は施錠することができる。したがって、操作キー部材１７は、一種の”鍵”として機能している。

操作キー部材１７を壁１３から取り外せば、壁１３に操作スイッチ装置１０（施錠又は解錠装置）が設けられていることさえも分からなくなる。したがって、セキュリティ性能を高めることができる。

壁１３には、操作キー部材１７を取り付ける位置に、該操作キー部材１７の厚さに相当する深さの凹部４２を形成することができる。このような凹部４２を形成することによって、操作キー部材１７を、位置ズレすることなく正確に取り付けることができる。さらに、この場合、操作キー部材１７にタブ（つまみ）４３を突設しておくと、タブ４３をもって容易に操作キー部材１７を壁１３から取り外すことができる。また、凹部４２に変えて、壁１３に操作キー部材１７の取付位置を示す目印を設けておいてもよい。壁１３は、透明又は不透明とすることができる。

（他の実施形態）
本発明は、上記第１，第２実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できるものである。例えば、本発明は、次のように実施することができる。

（１）本発明は、上記実施形態以外の各種製品、設備に適用することができる。例えば、自動車等の車両の窓ガラス等に本発明の操作スイッチ装置を設けることができる。この場合、透明な電極１８や操作キー部材１７を用いることによって窓ガラスからの視界を遮ることなくスイッチを設けることができる。また、第２実施形態は、コンピュータのユーザー認証の１つとして、着脱自在な操作キー部材を用いてコンピュータのロック及びロック解除を行うこともできる。
本発明は、特に、目立ちにくいスイッチを構成することができるため、デザイン性やセキュリティ性が要求される製品や設備に好適である。

（２）スイッチ本体１６の電極１８や配線２０は、ＩＴＯ導電膜に限らず、他の透明な導電性材料を用いることができる。また、電極１８や配線２０として、透明であることが要求されない場合（例えば、パネル１３や操作キー部材１７が不透明である場合など）は、不透明な導電性材料を用いることができる。

（３）操作キー部材１７の材質についても特に限定されるものではなく、操作凸部３０の弾性変形によって操作感を与えることができるものであれば、様々なものを適用することができる。また、操作キー部材１７についても不透明な材質で形成することができる。

（４）スイッチ本体１６の電極１８や操作キー部材１７の操作凸部３０の数や配置は適宜変更可能である。

（５）操作キー部材１７は、基材２６を省略し、表面シート２５を直接パネル１３に取り付けるようにしてもよい。

（６）操作キー部材１７の操作凸部３０は、正面視で円形状に限らず、例えば、図７や図８に示すように、三角形、四角形等の多角形状に形成することができる。また、図９や図１０に示すように、断面視で、四角形、台形状等に形成することができる。

（７）空気抜き部３３としては、例えば、操作凸部３０自体に直接微細な孔を形成したり、操作凸部３０と表面シート２５の端縁との間で連通路を形成し、操作凸部３０内を外気と連通したりすることができる。

本発明は、各種電気製品や設備等のスイッチ装置として利用することができる。

本発明の第１実施形態に係る操作スイッチ装置を示す斜視図である。 操作スイッチ装置１０の正面図である。 図２のIII−III断面図である。 本発明の第２実施形態に係る操作スイッチ装置を示す斜視図である。 操作スイッチ装置の正面図である。 図５のVI−VI矢視断面図である。 他の実施形態に係る操作キー部材の平面図である。 他の実施形態に係る操作キー部材の平面図である。 他の実施形態に係る操作キー部材の表面シートの断面図である。 他の実施形態に係る操作キー部材の表面シートの断面図である。

符号の説明

１０ 操作スイッチ装置
１３ 絶縁性パネル
１６ スイッチ本体
１７ 操作キー部材
１８ 電極
１９ 回路基板
２１ 指
３３ 操作凸部
３３ 空気抜き部

Claims (6)

1. 指等の被検出体を電極により検出してスイッチを切り換える静電容量式のスイッチ本体と、該スイッチ本体を操作したときに操作感を与えるための操作キー部材とを備え、
   前記電極が、絶縁性のパネルの裏面に設けられ、
   前記操作キー部材が、前記パネルの表面に設けられ、
   前記操作キー部材に、弾性変形可能な操作凸部が前記電極に対応して形成され、
   前記操作凸部を前記被検出体で押して弾性変形させたときに、該被検出体が前記電極により検出されるようになっていることを特徴とする、操作スイッチ装置。
2. 前記電極及び／又は前記操作キー部材が透明に形成されていることを特徴とする、請求項１記載の操作スイッチ装置。
3. 前記操作凸部を押したときに該操作凸部内の空気を抜くための、空気抜き部を備えていることを特徴とする、請求項１記載の操作スイッチ装置。
4. 前記操作キー部材が、前記パネルに着脱自在に設けられていることを特徴とする、請求項１記載の操作スイッチ装置。
5. 絶縁性のパネルの裏面に設けられた電極により指等の被検出体を検出してスイッチを切り換える静電容量式のスイッチ本体を操作したときに、操作感を与えるための操作キー部材であって、
   前記パネルの表面に対して着脱自在に設けられており、
   前記電極に対応して、弾性変形可能な操作凸部が形成されており、
   前記パネルに取り付けた状態で、前記操作凸部を前記被検出体で押して弾性変形させたときに、該被検出体が前記電極により検出されるようになっていることを特徴とする、操作キー部材。
6. 前記操作凸部を押したときに該操作凸部内の空気を抜くための、空気抜き部を備えていることを特徴とする、請求項５記載の操作キー部材。
   
   

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