JP2008078022A - Switch device with touch detection function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操作部材に手指が接触した際にこれを検出するためのタッチ検出用電極を有するタッチ検出機能付きスイッチ装置に関する。 The present invention relates to a switch device with a touch detection function having a touch detection electrode for detecting when a finger touches an operation member.
例えば、複数の選択部を画面に表示する表示装置の選択用のスイッチ装置としては、上記複数の選択部に対応して複数の操作部材としての操作ボタンを備え、使用者が選択した操作ボタンを手指にて押圧操作すると、操作ボタンの下側に配設されたスイッチ要素が動作して対応する選択部を表示状態にして選択決定するようにした構成が考えられている。
なお、本発明が解決しようとする課題に対応するような公知文献は発見できなかった。
For example, a switch device for selecting a display device that displays a plurality of selection units on a screen includes operation buttons as a plurality of operation members corresponding to the plurality of selection units, and an operation button selected by a user. A configuration is considered in which when a pressing operation is performed with a finger, a switch element disposed below the operation button operates to select and determine a corresponding selection unit in a display state.
In addition, a publicly known document corresponding to the problem to be solved by the present invention could not be found.
ところで、上記したようなものにおいては、使用者は、スイッチ装置の操作ボタンを見て選択してから操作する必要がある。このため、使用者は、スイッチ装置の操作ボタンと表示装置の画面との両方を見る必要があり、操作性がよくないという問題がある。
そこで、このような問題に対処するため、発明者は次のようなものを考えた。それは、スイッチ装置の操作ボタンに手指が接触した際に、これを検出して、その操作ボタンに対応する選択部の表示状態を変化させるような構成とするものである。このような構成のものによれば、表示画面を見れば、手指が接触している操作ボタンの位置がわかるため、スイッチ装置の操作ボタンを見ずに、表示画面のみを見て操作することが可能となる。
By the way, in the above-mentioned thing, the user needs to operate after seeing and selecting the operation button of the switch device. For this reason, the user needs to see both the operation button of the switch device and the screen of the display device, and there is a problem that the operability is not good.
Therefore, in order to cope with such a problem, the inventor considered the following. That is, when a finger touches the operation button of the switch device, this is detected, and the display state of the selection unit corresponding to the operation button is changed. According to such a configuration, since the position of the operation button in contact with the finger can be known by looking at the display screen, it is possible to operate by looking only at the display screen without looking at the operation button of the switch device. It becomes possible.
これを実現させるためのタッチ検出機能付きスイッチ装置として、発明者は例えば図7に示す構成のもの(比較例)を考えた。図7は、このタッチ検出機能付きスイッチ装置の縦断面図である。操作部材を構成する操作ボタン101は、合成樹脂により下面が開口する矩形容器状をなすように形成されていて、その操作面部101aの下面には、タッチ検出用電極102が設けられている。また、この操作ボタン101の周辺には、操作ボタン101の移動のための空間を挟んでボディ103が配置されている。
As a switch device with a touch detection function for realizing this, the inventor considered a configuration (comparative example) shown in FIG. 7, for example. FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the switch device with a touch detection function. The
操作ボタン101の下方には、プリント配線板104が配置されており、このプリント配線板104には、プリント配線がなされている。上記タッチ検出用電極102は、弾性変形可能なフレキシブルプリント配線板(以下、FPCと称す)105を介してプリント配線板104の配線部106に後述するように電気的に接続される。このFPC105は、プラスチックシート間に銅製の配線部(いずれも図示せず)を挟み込んだような構造となっていて、操作ボタン101の操作面部101aに配置される一端部側の上面部をタッチ検出用電極102としている。
A printed
FPC105は、操作ボタン101の一方の側面部に形成された空間部101bに沿うように配置され、操作ボタン101の内部に内ケース101cが圧入されることで固定されている。そして、FPC105の他端部側は、プリント配線板104の下面において配線部106に電気的に接続されている。
プリント配線板104において、操作ボタン101の他方の側面部101dの下方に対応する部位に位置して、スイッチ要素としてのスイッチ107が配設されている。この場合、操作ボタン101とプリント配線板104の部品装着面(上面)との間には、操作ボタン101の下方向への移動を許容する間隔が設定されている。
なお、図示した構成では、操作ボタン101が1個のみであるが、実際には、表示装置の複数の選択部と対応して操作ボタン101を含むユニットが複数個設けられている。そして、各スイッチ107は、例えばマイクロコンピュータからなる制御装置(図示せず)に接続される。
The FPC 105 is arranged along a
In the printed
In the illustrated configuration, only one
上記構成において、使用者の手指が操作ボタン101の上面の操作面部101aに接触すると、手指がグランド側となってその手指とタッチ検出用電極102とによってコンデンサが形成され、これがFPC105を介してプリント配線板104の配線部106に接続され、プリント配線板104のタッチ検出回路の信号レベルが変化する。制御装置は、この信号レベルの変化により操作ボタン101への手指の接触を検出し、図示しない表示装置の画面において、その操作ボタン101に対応する選択部を表示状態にする。そして、その操作ボタン101が下方へ押圧操作され、この操作ボタン101の側面部101dによりスイッチ107が押圧操作されると、スイッチ107が動作して選択信号を出力して制御装置に与え、制御装置はスイッチ107に対応する選択部を固定的な表示状態にしてその選択部の選択を決定する。
In the above configuration, when the user's finger touches the
しかしながら、上記した構成のタッチ検出機能付きスイッチ装置では、タッチ検出用電極102は、内ケース101cを操作ボタン101内に圧入することにより操作ボタン101内面に組立て固定されるので、組立て精度のばらつきにより操作ボタン101の操作
部101aとタッチ検出用電極102との対向間隔にばらつきを生じ、このため、タッチ検出用電極102と手指とで構成されるコンデンサの静電容量が不安定になって、操作ボタン101に対する手指のタッチ検出が不安定になる問題がある。
However, in the switch device with a touch detection function configured as described above, the
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作部材に対する手指のタッチ検出を安定して行なうことができるタッチ検出機能付きスイッチ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a switch device with a touch detection function capable of stably detecting a finger touch on an operation member.
上記した目的を達成するために、本発明のタッチ検出機能付きスイッチ装置は、手指で接触される操作部材と、この操作部材に対応して配設され、配線部を有するプリント配線板と、前記操作部材が操作されることに基づいて動作するスイッチ要素と、前記プリント配線板に突設され、突出基部が前記配線部に電気的に接続され、先端部が前記操作部材の手指が接触する側の面近傍に位置する板状のタッチ検出用電極とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the switch device with a touch detection function of the present invention includes an operation member that is touched by a finger, a printed wiring board that is disposed corresponding to the operation member and has a wiring portion, A switch element that operates based on an operation member being operated, a side projectingly provided on the printed wiring board, a projecting base is electrically connected to the wiring unit, and a tip is a side on which a finger of the operation member contacts And a plate-like touch detection electrode located in the vicinity of the surface.
本発明によれば、使用者の手指がタッチ検出用電極に接触すると、タッチ検出用電極が手指を介してグランドに接続されて、そのタッチ検出用電極と手指とにより安定した静電容量を有するコンデンサが構成され、プリント配線板の配線部側では、その安定した静電容量を検出することができ、操作部材へのタッチ操作を確実に検出することができる。 According to the present invention, when the user's finger contacts the touch detection electrode, the touch detection electrode is connected to the ground via the finger, and the touch detection electrode and the finger have a stable capacitance. A capacitor is configured, and the stable electrostatic capacity can be detected on the wiring portion side of the printed wiring board, and a touch operation on the operation member can be reliably detected.
以下、本発明の第1の実施例について図1乃至図4を参照して説明する。
図1は、タッチ検出機能付きスイッチ装置の縦断面図である。この図1において、プラスチック製のボディ1は、一方の面たる下面が開口した矩形容器状をなしている。このボディ1には、ボタン収納孔部2が形成されており、このボタン収納孔部2は、上部が他の部位より小になされて両者の間に段部2aが形成されている。そして、ボディ1のボタン収納孔部2には、操作部材としての操作ボタン3が所定方向(図1において上下方向)に移動可能に収納されている。操作ボタン3は、透光性を有するプラスチックで下面が開口する矩形容器状に形成され、上部は他の部位より小になされてこれらの小形部3aと大形部3bとの間に段部3cが形成されている。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a switch device with a touch detection function. In FIG. 1, a
図1に示すように、操作ボタン3の下方には、操作ボタン3の下面に対応してプリント配線4が配置されており、これは、ボディ1の下面の開口部1aに嵌め込み装着されている。このプリント配線板4には、所定のプリント配線がなされている。また、プリント配線板4の部品装着面(上面)には、絶縁材例えばゴム製の中空円錐状(杯を伏せた状態)をなす可撓体5が固定されており、その上部の受圧部5aが操作ボタン3の下面の押圧部3dに下方から当接して上方に付勢するようになっている。これにより、操作ボタン3は上方に付勢されて、その段部3cがボディ1の段部2aに当接し、小形部3aの上部がボディ1の上面より若干突出した状態に保持される。そして、可撓体5の受圧部5aの下面に可動接点6aが設けられ、これと対向してプリント配線板4の部品装着面に固定接点6b、6bが設けられ、以て、スイッチ要素たるスイッチ6が構成されている。
As shown in FIG. 1, a printed
しかして、図1に示すように、プリント配線板4の部品装着面には、配線部7が設けられているとともに、タッチ検出用電極8が突設されている。このタッチ検出用電極8は、
図2に示すように、導電材例えば銅製で矩形板状をなし,その突出基部8aに下方に突出する接続片8bが形成されていて、この接続片8bが配線部7を貫通してその配線部7にプリント配線板4の半田付け面(下面)において半田付けされている。そして、このタッチ検出用電極8において、中間部は操作ボタン3の一側面たる左側面に沿って延び、先端部8cの端面が操作ボタン3の小形部3aの上面(手指が接触する側の面)に近接して位置しかつこれより僅かに上方に突出するようになっている。
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 2, a rectangular plate shape made of a conductive material such as copper is formed, and a connecting
上記した構成では、操作ボタン3が1個のみであるが、実際には、タッチ検出機能付きスイッチ装置の上面図を示す図3のように、図示しない表示装置の複数の選択部と対応して操作ボタン3を含むユニットが複数個例えば2個設けられている。そして、各スイッチ6は、例えばマイクロコンピュータからなる制御装置(図示せず)に接続される。なお、ボディ1の下面の開口部1aには、これを閉塞するカバー9が嵌め込み装着されている。
In the configuration described above, only one
次に、このタッチ検出機能付きスイッチ装置のタッチ検出回路10について、図4を参照して説明する。このタッチ検出回路10は、一般的な静電容量検出回路であり、高周波信号を出力する発振部11(一方の端子がグランドに接続されている。)、負荷抵抗12、高周波信号の検波及び平滑を行なう検波部13及びオペアンプ14を備えて構成されている。
Next, the
発振部11の出力端子(他方の端子)には、負荷抵抗12及び配線部7を介してタッチ検出用電極8が接続されている。検波部13は、ダイオード及びコンデンサなどからなり、発振部11からの高周波信号が負荷抵抗12を介して入力される。また、検波部13の出力は、オペアンプ14を介して増幅及びオフセットされた信号Voutとして制御装置に入力される。なお、発振部11、負荷抵抗12、検波部13及びオペアンプ14は、パッケージ化された静電容量検出IC15として構成されている。
The
次に、本実施例の作用につき説明する。
使用者の手指が操作ボタン3における小形部3aの上面近傍たるタッチ検出用電極8の先端部8cに接近すると、使用者の手指はグランドに接続された状態になっているので、タッチ検出用電極8と使用者の手指とで可変のコンデンサC(図4参照)が構成される。このような状態において、使用者の手指がタッチ検出用電極8の先端部8cの上面に接触すると、コンデンサCの静電容量の変化はほとんどなくなる。これにより、プリント配線板4の配線部7は、タッチ検出用電極8及び手指から構成されるコンデンサCを介してグランドに接続されることになる。従って、発振部11から出力された高周波信号は、負荷抵抗12の抵抗値とコンデンサCのインピーダンスとで分圧されて検波部13に入力される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the user's finger approaches the
その結果、タッチ検出用電極8に手指が触れていない状態と比べて、検波部13に入力される高周波信号のレベルが小さくなるため、検波部13及びオペアンプ14を介して出力される信号Voutのレベルも小さくなる。制御装置は、この信号Voutのレベルの変化によりタッチ検出用電極8(操作ボタン3)への手指の接触を検出し、図示しない表示装置の画面において、その操作ボタン3に対応する選択部を暫定的な表示状態にする。
その後、使用者によって操作ボタン3が下方へ押圧操作され、操作ボタン3の押圧部3dによりスイッチ6が押圧操作されると、スイッチ6は動作(オン)してオン信号を選択信号として制御装置に与えるようになり、制御装置は、操作ボタン3に対応する選択部を固定的な表示状態に変化させ、その選択部の選択を決定する。
As a result, the level of the high-frequency signal input to the
Thereafter, when the user presses the
このように本実施例によれば、プリント配線板4に配線部7を設けるとともに板状のタッチ検出用電極8を突設して、その突出基部8aを配線部7に電気的に接続し、かつ、タッチ検出用電極8の先端部8cを操作ボタン3の上面近傍に位置させるようにした。従って、タッチ検出用電極8をプリント配線板4に突設するだけ、タッチ検出用電極8に対する手指の接触位置関係を一定にすることができ、そして、使用者がタッチ検出用電極8に手指を接触させるだけでタッチ検出用電極8と手指とにより安定したコンデンサCを構成することができるので、タッチ検出用電極8に対するタッチ検出即ち等価的には操作ボタン3に対するタッチ検出を確実に行なうことができる。
As described above, according to the present embodiment, the printed
この場合、前述したように、タッチ検出用電極8をプリント配線板4に突設するだけ、タッチ検出用電極8は手指に対する接触位置関係が一定になるように固定されるので、従来の内ケース101cのような固定手段を用いなくてもよく、構成が簡単になる。
In this case, as described above, the
図5及び図6は、本発明の第2の実施例であり、上記第1の実施例と同一部分には同一符号を付して示し、以下、異なる部分について説明する。
図5に示すように、操作ボタン3の小形部3aの上面(手指が接触する側の面)は,左右の中央部が上方に若干突出する円弧面3eに形成されている。タッチ検出用電極8の先端部8cには、図6に示すように、操作ボタン3の円弧面3eを包囲するようにして矩形枠状の接触部8dが形成されている。
5 and 6 show a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and different parts will be described below.
As shown in FIG. 5, the upper surface of the
また、ボディ1の上面部には、その上面部を全体にわたって覆う透明或いは半透明の防水用のフィルム16が装着されている。そして、フィルム16の裏面には、各操作ボタン3に対応して導電材のスパッタリング或いはメッキ塗装により導電被膜17が形成されている。この導電被膜17は、操作ボタン3の円弧面3e全体に接するとともに、周囲部がタッチ検出用電極8の接触部8dに接して電気的に接続されるようになっている。
Further, a transparent or
しかして、使用者の手指がフィルム16における導電被膜17部分即ち操作ボタン3の接触部3eに対応する部分に接触すると、配線部7は、タッチ検出用電極8、矩形枠状の接触部8d、導電被膜17、フィルム16及び手指を介してグランドに接続され、この間にコンデンサ(図4のコンデンサCに対応する)が構成される。
この場合、フィルム16及び導電被膜17は、一定の厚み寸法を有しているので、タッチ検出用電極8とグランドとの間に形成されるコンデンサの静電容量は安定したものとなる。従って、この第2の実施例によっても、前記実施例同様に、操作ボタン3に対するタッチ検出を確実に行なうことができる。
Thus, when the user's finger touches the
In this case, since the
以上の第2の実施例によれば、ボディ1の上面全体を防水用のフィルム16により覆うようにしたので、ボディ1と操作ボタン3との間の隙間に水滴が浸入することを阻止することができ、タッチ検出用電極8及び手指で構成されるコンデンサの静電容量が水滴により変化することを防止することができる。この場合、タッチ検出用電極8の先端部8cに操作ボタン3の接触面3eを包囲する矩形枠状の接触部8dを設け、フィルム16にその接触部8dと接する導電被膜17を設けるようにしたので、使用者の手指がフィルム16における操作ボタン3の接触面3eと対応するいかなる部分に接触しても、これを検出することができる。
According to the second embodiment described above, since the entire upper surface of the
なお、本発明は、上記しかつ図面に示す実施例に限定されず、次のような変形、拡張が可能である。
第2の実施例において、フィルム16及び導電被膜17は必要に応じて設ければよい。
上記実施例において、操作ボタン3は、下面を開口する矩形容器状に形成するようにしたが、例えば下面が開口する円形容器状に形成するようにしてもよい。
上記実施例では、操作ボタン3は、ボディ1に押圧操作されるように設けたが、スライド操作可能に設けるようにしてもよい。
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and the following modifications and expansions are possible.
In the second embodiment, the
In the above embodiment, the
In the above-described embodiment, the
上記実施例では、複数の選択部を有する表示装置を設け、スイッチ6の動作によりその選択部の選択を決定するようにしたが、例えば、単に複数の操作ボタンに対応する複数の表示部を有する表示装置を設けるようにしてもよい。
上記実施例では、タッチ検出機能付きスイッチ装置を上下方向に配置するようにしたが、例えば、左右方向に配置するようにしてもよく、若しくは、上下方向が逆でもよい。
In the above embodiment, a display device having a plurality of selection units is provided, and the selection of the selection unit is determined by the operation of the
In the above embodiment, the switch device with a touch detection function is arranged in the vertical direction. However, for example, it may be arranged in the horizontal direction, or the vertical direction may be reversed.
図面中、1はボディ、3は操作ボタン(操作部材)、4はプリント配線板、6はスイッチ(スイッチ要素)、7は配線部、8はタッチ検出用電極、8aは突出基部、8cは先端部,8dは接触部、10はタッチ検出回路、16はフィルム、17は導電被膜を示す。
In the drawings, 1 is a body, 3 is an operation button (operation member), 4 is a printed wiring board, 6 is a switch (switch element), 7 is a wiring portion, 8 is a touch detection electrode, 8a is a protruding base, and 8c is a tip.
Claims (2)
この操作部材に対応して配設され、配線部を有するプリント配線板と、
前記操作部材が操作されることに基づいて動作するスイッチ要素と、
前記プリント配線板に突設され、突出基部が前記配線部に電気的に接続され、先端部が前記操作部材の手指が接触する側の面近傍に位置する板状のタッチ検出用電極とを備えたことを特徴とするタッチ検出機能付きスイッチ装置。 An operation member touched by a finger;
A printed wiring board disposed corresponding to the operation member and having a wiring portion;
A switch element that operates based on an operation of the operating member;
A plate-like touch detection electrode that is provided on the printed wiring board, has a protruding base portion electrically connected to the wiring portion, and has a tip portion located in the vicinity of the surface of the operation member on which the finger contacts. A switch device with a touch detection function.
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