JP2008152953A - メンブレンスイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】シートの上から指等で押圧操作したときに、位置情報の他に、種々の情報を取得可能にする。
【解決手段】本発明のメンブレンスイッチ１は、基板２と、この基板２上にスペーサ３を介して所定の間隙が存するように設けられたシート４とを備え、基板２とシート４との間に、多数のメカニカルスイッチ５と多数のセンサ６をアレイ状に配設したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、シートの上から指等で押圧操作するメンブレンスイッチに関する。

従来のメンブレンスイッチは、固定電極を有する基板と、可動電極を有するシートとの間にスペーサを介して所定間隙を設け、シートの上から指等で押圧操作することにより、接点間の導通を行うように構成されている。そして、固定電極及び可動電極を多数アレイ状（マトリックス状）に配設することにより、タッチパネル式スイッチとして利用することが可能である。尚、このような構成のメンブレンスイッチの一例として、特許文献１が知られている。
特表２００５−５２８７４０号公報

上記した固定電極及び可動電極を多数アレイ状に配設したメンブレンスイッチの場合、指等で押圧操作した位置（座標）を検知することができ、位置情報を取得することができる。しかし、近年、このような構成のタッチパネル式スイッチにおいて、押圧操作の位置情報の他に、種々の情報、例えば押圧操作の力の大きさや、押圧操作した指等の温度や、押圧操作した部位の温度等の情報を取得したいという要望が寄せられている。

そこで、本発明の目的は、シートの上から指等で押圧操作したときに、その位置情報の他に、種々の情報を取得することができるメンブレンスイッチを提供するにある。

本発明のメンブレンスイッチは、基板と、この基板上にスペーサを介して所定の間隙が存するように設けられたシートと、前記基板と前記シートとの間にアレイ状に配設された多数のメカニカルスイッチと、物理量を検知するものであって、前記基板と前記シートとの間にアレイ状に配設された多数のセンサとを備えたところに特徴を有する。

本発明によれば、基板とシートとの間に、多数のメカニカルスイッチ及び多数のセンサをアレイ状に配設するように構成したので、シートの上から指等で押圧操作したときに、位置情報の他に、センサにより検知した種々の情報を取得することができる。

以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。まず、図１は、本実施例のメンブレンスイッチ１の概略構成を示す部分縦断面図である。この図１に示すように、メンブレンスイッチ１は、基板（ベース）２と、基板２上にスペーサ３を介して所定の間隙が存するように設けられたシート４とを有している。

基板２とシート４との間には、多数（図１中には２個のみ図示）のメカニカルスイッチ５と、多数（図１中には２個のみ図示）の圧力温度センサ６とがそれぞれアレイ状（マトリックス状)に配設されている。この場合、１個のメカニカルスイッチ５と１個の圧力温度センサ６とで、１つのユニット７が構成されており、このユニット７が多数アレイ状に配設されている。各ユニット７は、スペーサ３とスペーサ３の間の空間部に配設されている。

メカニカルスイッチ５は、大きさが例えば１ｍｍ角程度（または１ｍｍ角以下）に構成された微小メカニカルスイッチであり、その具体的構成について図２を参照して説明する。メカニカルスイッチ５は、図２に示すように、導体または半導体で形成された矩形ブロック状の固定電極８と、導体または半導体で形成された断面Ｌ字状の可動電極９とから構成されている。

可動電極９は、弾性変形可能なものであり、固定電極８の側面と上面に沿うように絶縁体１０を介して取り付けられている。可動電極９の図２中の右端部と、固定電極８の上面との間には、隙間が設けられている。可動電極９の右端部の下面には、接点９ａが形成されている。図１に示すように、シート４の下面における可動電極９に対応する部位には、押圧凸部４ａが形成されている。

上記構成の場合、シート４の上から指等で押圧操作すると、押圧凸部４ａが可動電極９を押圧して下方へ変形させ、接点９ａが固定電極８の上面に接触する。これにより、押圧操作した指等の位置（座標）が検知される。また、シート４の上から指等を離すと、可動電極９が上方へ復帰変形し、接点９ａが固定電極８の上面から離間するように構成されている。尚、固定電極８は、基板２上に形成された配線パターン１１に導電性ペースト１２を介して接続されている。可動電極９は、基板２上に形成された配線パターン１３に導電性ペースト（図示しない）を介して接続されている。尚、導電性ペースト１３に代えて半田付けするように構成しても良い。

圧力温度センサ６は、大きさが例えば１ｍｍ角程度（または１ｍｍ角以下）に構成された微小圧力温度センサであり、その具体的構成について図３を参照して説明する。圧力温度センサ６は、図３に示すように、半導体圧力センサ１４と、この半導体圧力センサ１４の上面に設けられた熱電対１５とから構成されている。尚、図３においては、半導体圧力センサ１４の縦断面を示している。

半導体圧力センサ１４は、半導体（例えばシリコン）のブロック１６に薄壁部１７を形成して構成されており、薄壁部１７に歪みゲージ１８が設けられている。図１に示すように、シート４の下面における圧力温度センサ６（半導体圧力センサ１４）の歪みゲージ１８に対応する部位には、押圧凸部４ｂが形成されている。

上記構成の場合、シート４の上から指等で押圧操作すると、押圧凸部４ｂが歪みゲージ１８を押圧して下方へ変形させる。このとき同時に、圧力温度センサ６とメカニカルスイッチ５が近接していることから、シート４の押圧凸部４ａがメカニカルスイッチ５の可動電極９を下方へ変形させ、メカニカルスイッチ５をオンさせる。また、シート４を押圧した指等の温度（または指等が触れた部分の周辺温度）をシート４を介して熱電対１５で検知するように構成されている。

尚、図３に示すように、歪みゲージ１８から導出された配線１９は、基板２上に形成された配線パターン２０に導電性ペースト（図示しない）を介して接続されている。また、熱電対１５から導出された配線２１は、基板２上に形成された配線パターン２２に導電性ペースト２３を介して接続されている。上記配線１９、２１は、例えばメタルインクや蒸着により形成されている。尚、導電性ペースト２３に代えて半田付けするように構成しても良い。

このような構成の本実施例によれば、基板２とシート４との間に、多数のメカニカルスイッチ５と多数の圧力温度センサ６を、アレイ状に配設したので、シート４の上から指等で押圧操作したときに、その位置情報（座標情報）の他に、圧力温度センサ６により検知した押圧操作力の強さや押圧操作部位の温度（指等の温度）等を取得することができる。

尚、上記実施例においては、センサとして、圧力温度センサ６を設けたが、これに限られるものではなく、温度検知機能がない圧力センサを設けるように構成しても良いし、また、圧力検知機能がない温度センサ（熱電対やサーミスタ等）を設けるように構成しても良い。また、圧力や温度以外の物理量、例えば光、磁気、静電容量等を検知するセンサを設けるように構成しても良い。

また、上記実施例では、メカニカルスイッチ５と圧力温度センサ６を同じ個数配設するように構成したが、これに限られるものではなく、圧力温度センサ６の方を少なく配設するように構成しても良いし、反対に、メカニカルスイッチ５の方を少なく配設するように構成しても良い。

更に、上記実施例において、基板２とシート４との間、または、基板２の下面に、多数のベルチェ素子をアレイ状に配設し、圧力温度センサ６により検知した温度に基づいて、ベルチェ素子を通電制御して、指等で押圧した部分を冷却または加熱するように構成しても良い。尚、基板２の下面にベルチェ素子を配設する場合には、基板２とほぼ同じ大きさの平板状のベルチェ素子を配設し、基板２（メンブレンスイッチ１）全体を冷却または加熱するように構成しても良い。

本発明の一実施例を示すメンブレンスイッチの部分縦断面図 メカニカルスイッチの斜視図 圧力温度センサの部分破断斜視図

符号の説明

図面中、１はメンブレンスイッチ、２は基板、３はスペーサ、４はシート、４ａは押圧凸部、５はメカニカルスイッチ、６は圧力温度センサ、８は固定電極、９は可動電極、１０は絶縁体、１４は半導体圧力センサ、１５は熱電対、１７は薄壁部、１８は歪みゲージを示す。

Claims (4)

1. 基板と、
   この基板上にスペーサを介して所定の間隙が存するように設けられたシートと、
   前記基板と前記シートとの間にアレイ状に配設された多数のメカニカルスイッチと、
   物理量を検知するものであって、前記基板と前記シートとの間にアレイ状に配設された多数のセンサとを備えてなるメンブレンスイッチ。
2. 前記センサは、圧力センサであることを特徴とする請求項１記載のメンブレンスイッチ。
3. 前記センサは、温度センサであることを特徴とする請求項１記載のメンブレンスイッチ。
4. 前記センサは、圧力センサと温度センサであることを特徴とする請求項１記載のメンブレンスイッチ。

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