JP2013152904A - キースイッチ付き静電容量式タッチパッド - Google Patents

Abstract

【課題】タッチシートと検出電極との間の誘電率を高め、かつタッチシートと検出電極との間の距離を一定に保持できるキースイッチ付き静電容量式タッチパッドを提供する。
【解決手段】キースイッチ付き静電容量式タッチパッドは、キースイッチと静電容量式タッチパッドとが一体化され、静電容量式タッチパッドは、検出電極４４が形成された多層プリント基板４２と、硬質誘電体板４６と、タッチシート４０とを有し、キースイッチは、検出電極４４が形成された多層プリント基板４２の領域と同じ領域に形成されたメタルドームスイッチ５２と、メタルドームスイッチ５２に対応して、タッチシート４０の表面に表示されたキーと、タッチシート４０とメタルドーム５８との間に設けられ、キーが押下されたときにメタルドーム５８を押下するメタルドーム押下部材７４とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子機器の入力操作部を構成する入力装置、特に、メタルドームスイッチと静電容量式タッチパッドとを一体化した構造のキースイッチ付きタッチパッドに関するものである。

電子機器、例えば近年のデジタルテレビジョン放送受信装置は、多機能化しており、このようなデジタルテレビジョン放送受信装置の入力装置としてのリモートコントローラには、キースイッチに加えて、静電容量式タッチパッドを設けることが行われている。

キースイッチは、チャンネル選択、ポインタ操作などに用いられ、静電容量式タッチパッドは、ポインタ操作、文字入力、ページ切換などの入力に用いられる。

リモートコントローラの操作面に、キースイッチと静電容量式タッチパッドとを別領域に設けるのではなく、キースイッチと静電容量式タッチパッドとを一体化した構造、すなわちタッチパッドの領域にキースイッチを設けることが行われている。

このようなキースイッチ付きタッチパッドを備えるリモートコントローラの一例が、特許文献１に開示されている。このリモートコントローラは、ポインタの方向キースイッチおよび決定キースイッチとして機能する複数のメタルドームスイッチと、静電容量式タッチパッドとが一体化されたキースイッチ付き静電容量式タッチパッドを備えている。

このキースイッチ付き静電容量式タッチパッドは、図７に示すように、多層プリント基板１０に、タッチパッド用検出電極（図示せず）が形成され、多層プリント基板１０上に、メタルドームスイッチ１２が載置、固定されている。このような多層プリント基板１０の全面は、ゴムシート１４で覆われている。ゴムシート１４の周囲は、両面接着テープ１６によって、多層プリント基板１０に接着されている。

ゴムシート１４の上には、キー１８を有するキー付きタッチシート２０が設けられている。タッチシート２０は、静電容量式タッチパッドの入力時に、指を接触するためのシートである。キー１８を押下する必要があるため、タッチシート２０は、硬質の材料ではなく、弾性のある材料で構成されている。

特開２０１１−８２７１３号公報

特許文献１に開示された従来のキースイッチ付き静電容量式タッチパッドは、次のような課題がある。

（１）静電容量式タッチパッドの検出精度
静電容量式タッチパッドの検出精度を高めるには、多層プリント基板１０に形成された検出電極と、タッチシート２０との間の誘電率を高く保ち、かつ、検出電極とタッチシート２０との間の距離を、一定に保持する必要がある。

従来のキースイッチ付き静電容量式タッチパッドは、検出電極とタッチシート２０との間に、ゴムシート１４が設けられている。ゴムシート１４の材料として好適なシリコンゴムは、比誘電率が３．０〜３．５と低いことに加え、キー１８を良好に押下可能とするべく、メタルドームスイッチ１２とタッチシート２０の間に、メタルドームスイッチ１２の直径よりも大きい空間を設ける必要があり、検出電極とタッチシート２０との間の誘電率を高く保つことができない。

また、従来のキースイッチ付き静電容量式タッチパッドは、入力時に、指の触れ具合によっては、ゴムシート１４が押圧され、検出電極とタッチシート２０との間の距離を、一定に保持することができない。

したがって、従来のキースイッチ付きタッチパッドは、検出精度が低いという課題がある。

（２）メタルドームスイッチ１２を押下したときのクリック感
従来のキースイッチ付きタッチパッドでは、キー１８を押下したときに、ゴムシート１４を挟んでメタルドームスイッチ１２を押下する。ゴムシート１４は、弾性があるため、キー１８を押下したときに、メタルドームスイッチ１２を直接に押下する場合に比べて、クリック感が低下するという課題がある。

本発明の目的は、上記課題を解決したキースイッチ付きタッチパッドを、提供することにある。

本発明は、キースイッチと静電容量式タッチパッドとを一体化したキースイッチ付き静電容量式タッチパッドにおいて、前記静電容量式タッチパッドは、検出電極が形成されたプリント基板と、前記検出電極の上に設けられた硬質誘電体板と、前記硬質誘電体板の上に設けられた弾性タッチシートとを有し、前記キースイッチは、前記検出電極が形成された前記プリント基板の領域と同じ領域に形成された複数個のメタルドームスイッチと、前記複数のメタルドームスイッチの各々に対応して、前記弾性タッチシートの表面に表示された複数個のキーと、前記弾性タッチシートと前記メタルドームとの間に設けられ、前記キーが押下されたときに対応するメタルドームスイッチのメタルドームを押下する複数のメタルドーム押下部材とを有する、ことを特徴とする。

本発明のキースイッチ付き静電容量式タッチパッドによれば、弾性タッチシートと検出電極との間に硬質誘電体板を用いるので、弾性タッチシートと検出電極との間の誘電率を高め、かつ弾性タッチシートと検出電極との間の距離を一定に保持できるので、良好な検出精度が得られる。

また、メタルドーム押下部材でメタルドームを押下するので、従来のキースイッチ付き静電容量式タッチパッドに比べて、クリック感を良好なものとすることができる。

本発明の第１の実施形態であるキースイッチ付きタッチパッドを備えるリモートコントローラの平面図である。 １個のメタルドームスイッチを含む静電容量式タッチパッド部分の断面図である。 図１のリモートコントローラの多層プリント基板に形成された電極の導電膜パターンを示す平面図である。 図２のメタルドームスイッチをオンしたときの状態を示す図である。 本発明の第２の実施形態であるキースイッチ付きタッチパッドの誘電体板、ヒンジ、メタルドーム押下部材の構造を示す部分平面図および部分断面図である。 図５のメタルドームスイッチをオンしたときの状態を示す図である。 従来のキースイッチ付きタッチパッドの断面図である。

[第１の実施形態]
本発明の第１の実施形態であるキースイッチ付き静電容量式タッチパッドを備えるリモートコントローラについて、説明する。このキースイッチ付き静電容量式タッチパッドは、チャンネル選択のためのキースイッチを、ポインタ操作のための静電容量式タッチパッドの領域内に設けたものである。

図１に示すように、このリモートコントローラ３０は、キースイッチ付き静電容量式タッチパッド３２を備えている。このキースイッチ付き静電容量式タッチパッド３２では、チャンネル選択キースイッチ３４と、静電容量式タッチパッド３６とが、一体構造となっている。

（静電容量式タッチパッドの構造）
まず、静電容量式タッチパッド３６の構造を、図２を参照して説明する。図２に示すように、静電容量式タッチパッド３６は、タッチシート４０と、リモートコントローラ３０の多層プリント基板４２の表面に形成された検出電極４４と、タッチシート４０と検出電極４４との間に設けられた硬質誘電体板４６とを備えている。

タッチシート４０は、その上に指を接触させて移動するためのシートであり、弾性材で構成される。弾性材を用いる理由は、タッチシート４０の上から後述するメタルドーム押下部材７４を押し下げるためには、弾性がなければならないからである。弾性材の一例として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートを用いる。このタッチシート４０は、本発明に係る弾性タッチシートを構成する。

検出電極４４は、タッチシート４０上の指の位置を、静電容量の変化によって検出するための電極である。指の位置を検出することにより、ポインタの操作を可能とする。

検出電極４４は、多層プリント基板４２の表面に銅よりなる導電膜で形成される。検出電極４４の導電膜パターンの一例を、図３に示す。検出電極４４は、直交するＸ方向、Ｙ方向のうちのＸ方向に延びる導電膜パターンと、Ｙ方向に延びる導電膜パターンとから構成される。

Ｙ方向の導電膜パターンは、図示のような四角い導電膜パターンを直列に配列して、隣り合う四角い導電膜パターン間を配線（図示せず）で接続したものを多数本、並列に並べたものである。

Ｘ方向の導電膜パターンは、図示のような四角い導電膜パターンを直列に配列し、隣り合う四角い導電膜パターン間を、スルーホ−ルを経て下層の配線で接続したものを多数本、並列に並べたものである。図２は、Ｘ方向の部分断面図であり、スルーホ−ルを参照番号４８で、下層の配線を参照番号５０で示している。

硬質誘電体板４６は、タッチシート４０と検出電極４４との間の距離を保持するとともに、タッチシート４０と検出電極４４との間の誘電率を確保するためのものである。したがって、誘電率が大きい材料を用いて形成することが好ましい。このような硬質誘電体板４６の一例として、アクリル樹脂板を用いる。アクリル樹脂は、比誘電率が２．７〜４．５であり、アルミニウムと同程度の硬度を有している。尚、硬質誘電体板４６の材料として、アクリル樹脂の他にも、比誘電率が２．４〜４．１であるＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）樹脂など、他の樹脂を用いてもよい。

このような硬質誘電体板４６は、図示しないが、両面接着テープで、多層プリント基板４２に接着される。

（チャンネル選択キースイッチの構造）
図１に示すように、上述した静電容量式タッチパッド３６の領域に、チャンネル選択キースイッチ３４を含ませる。キースイッチは、キーを打鍵することによって、オン・オフを入力するスイッチであり、基本的にはキーとスイッチとから構成される。

本実施形態では、スイッチとして、既知のメタルドームスイッチを用いる。図２に示すように、メタルドームスイッチ５２は、検出電極４４が形成された多層プリント基板４２の同じ表面に形成された、中央電極５４と、中央電極５４を取り囲む周囲電極５６とを備え、さらに周囲電極５６に導電的に接合されたメタルドーム５８を備えている。図３に示すように、これら中央電極５４および周囲電極５６は、静電容量式タッチパッド３６の検出電極４４が形成されている領域内に形成される。したがって、中央電極５４および周囲電極５６の形成部分には、検出電極４４の導電膜は、形成されない。

図２に示すように、中央電極５４は、多層プリント基板４２を貫通するスルーホール６０を経て、多層プリント基板４２の裏面に形成された配線６２に接続されている。また、周囲電極５６は、多層プリント基板４２を貫通するスルーホール６４を経て、多層プリント基板４２の裏面に形成された配線６６に接続されている。

メタルドーム５８は、その頂部が押下されると、屈曲して、頂部が多層プリント基板４２上の中央電極５４に接触する。その結果、メタルドーム５８を介して中央電極５４と周囲電極５６とが導通する。メタルドーム５８の頂部への押下が解除されると、メタルドーム５８が元の形状に復帰し、中央電極５４と周囲電極５６とが非導通となる。本実施形態では、メタルドーム５８を押下するのに、後述する単独部材であるメタルドーム押下部材７４を用いる。

硬質誘電体板４６には、メタルドーム５８に対応する箇所に貫通孔７０が設けられている。貫通孔７０の下部は、メタルドーム５８を収容するドーム状の凹部７２を有している。このようなドーム状の凹部７２を形成してメタルドーム５８を収容する理由は、メタルドーム５８が存在する部分以外の領域で、タッチシート４０と検出電極４４との間に、空間ができないようにするためである。このような空間の存在は、タッチシート４０と検出電極４４との間の誘電率を低下させるので、好ましくないからである。

上述したメタルドーム押下部材７４は、頭部７４ａと脚部７４ｂとから構成されている。メタルドーム押下部材７４の形状の一例は、頭部７４ａは円板、脚部７４ｂは円柱である。このような押下部材は、硬質誘電体板４６と同様に、アクリル樹脂で作られる。タッチシート４０と検出電極４４との間の誘電率を高めるためである。

貫通孔７０には、メタルドーム押下部材７４の脚部７４ｂが挿通され、脚部７４ｂの先端は、メタルドーム５８の頂部に当接して配置される。また、貫通孔７０の上部は、メタルドーム押下部材７４の頭部７４ａを収容する凹部７６を有している。

メタルドーム押下部材７４の脚部７４ｂの先端が、メタルドーム５８の頂部に当接されている状態では、凹部７６の底面７６ａと、押下部材の頭部７４ａの下面７４ｃとの間には、図４に示すように、タッチシート４０の上から、指７８によりメタルドーム押下部材７４が押し下げられたときに、メタルドーム５８が屈曲して中央電極５４に接触するまで、押し下げることができる距離を確保するようにする。

また、メタルドーム押下部材７４の脚部７４ｂの先端が、メタルドーム５８の頂部に当接されている状態では、図２に示すように、硬質誘電体板４６の上面と、メタルドーム押下部材７４の頭部７４ａの上面とが、同一平面上に位置するようにする。これは、静電容量式タッチパッド３６による入力時に、タッチシート４０上に指を滑らすときに、タッチシート４０の面が平坦であるのが、好ましいからである。

タッチシート４０は、チャンネル選択キースイッチ３４（図１参照）を用いてチャンネルを選択する場合に、キーを表示する表示シートとしても機能する。この場合、メタルドーム押下部材７４の頭部７４ａの上部にあるタッチシート４０の表面部分には、図１に示すようにチャンネル番号１〜１２を含むキーを印刷して、キーを構成する。図１において、キーは、四角い枠で囲まれた数字として印刷されている。

なお、上述した本実施形態における検出電極４４の構造は、一例であり、静電容量式タッチパッドの既知のいかなる構造の検出電極も、用いることができる。例えば、検出電極は、Ｘ方向およびＹ方向の電極パターンを、２層構造で多層プリント基板に形成したものであってもよい。この場合、メタルドームスイッチ５２の中央電極５４および周囲電極５６は、検出電極の上層に形成することになる。

[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態であるキースイッチ付き静電容量式タッチパッドを、説明する。本実施形態では、メタルドーム押下部材を、第１の実施形態のように単独部材とせずに、硬質誘電体板と一体に形成し、押下部材を押し下げできるように、ヒンジで誘電体板に支持するようにした。ヒンジ自体も、誘電体板と一体に形成する。すなわち、硬質誘電体板、メタルドーム押下部材、ヒンジが、硬質誘電体で一体成型されている。なお、硬質誘電体板をリモートコントローラの筐体と兼用することもできる。

図５は、一体に成型された硬質誘電体板８０、メタルドーム押下部材８２、ヒンジ８４の構造を示す図である．図を簡略化にするために、２個の押下部材を含む部分のみ示し、タッチシートは図示を省略してある。なお、図５（ａ）は部分平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

メタルドーム押下部材８２は、頭部８２ａおよび脚部８２ｂにより、構成されている。メタルドーム押下部材８２の形状の一例は、頭部８２ａは円板、脚部８２ｂは円柱である。

図５に示すように、メタルドーム押下部材８２の頭部８２ａは、両側部でヒンジ８４により硬質誘電体板８０に支持されている。ヒンジ８４は、キー（図示せず）が押下されたときに、下方に押し下げられることを容易にするために、厚みを小さくし蛇行させて、弾力を持たせてある。

多層プリント基板４２の構造は、第１の実施形態と同じである。なお、図５（ｂ）では、図を簡略化するために、検出電極は図示していない。

メタルドーム押下部材８２の脚部８２ｂの先端は、メタルドーム５８の頂部に当接するように、配置されている。

メタルドーム押下部材８２の脚部８２ｂの先端が、メタルドーム５８の頂部に当接されている状態では、硬質誘電体板８０の上面と、メタルドーム押下部材８２の頭部８２ａの上面と、ヒンジ８４の上面が、同一平面上に位置するようにする。これは、第１の実施形態と同様に、静電容量式タッチパッドによる入力時に、タッチシート上に指を滑らすときに、タッチシートの面が平坦であるのが、好ましいからである。

図６は、タッチシート４０が設けられた状態での部分断面図である。図６に示すように、タッチシート４０上に印刷されたキーを指７８で押下すると、ヒンジ８４で支持されたメタルドーム押下部材８２が押し下げられ、メタルドーム５８を屈曲させてメタルドームスイッチをオンする。

本実施形態によれば、メタルドーム押下部材８２を単独部材としないので、部品点数が少なくなるという、利点がある。

本発明のキースイッチ付き静電容量式タッチパッドは、リモートコントローラのみならず、各種電子機器の入力装置に利用することができる。

３０ リモートコントローラ
３２ キースイッチ付き静電容量式タッチパッド
３４ チャンネル選択キースイッチ
３６ 静電容量式タッチパッド
４０ タッチシート（弾性タッチシート）
４２ 多層プリント基板
４４ 検出電極
４６、８０ 硬質誘電体板
５２ メタルドームスイッチ
５４ 中央電極
５６ 周囲電極
５８ メタルドーム
７０ 貫通孔
７４、８２ メタルドーム押下部材
８４ ヒンジ

Claims (4)

1. キースイッチと静電容量式タッチパッドとを一体化したキースイッチ付き静電容量式タッチパッドにおいて、
   前記静電容量式タッチパッドは、
   検出電極が形成されたプリント基板と、
   前記検出電極の上に設けられた硬質誘電体板と、
   前記硬質誘電体板の上に設けられた弾性タッチシートとを有し、
   前記キースイッチは、
   前記検出電極が形成された前記プリント基板の領域と同じ領域に形成された複数個のメタルドームスイッチと、
   前記複数のメタルドームスイッチの各々に対応して、前記弾性タッチシートの表面に表示された複数個のキーと、
   前記弾性タッチシートと前記メタルドームとの間に設けられ、前記キーが押下されたときに対応する前記メタルドームスイッチのメタルドームを押下する複数のメタルドーム押下部材とを有する、
   ことを特徴とするキースイッチ付き静電容量式タッチパッド。
2. 前記硬質誘電体板は、貫通孔を有し、
   前記メタルドーム押下部材は、前記貫通孔に挿通されて、前記キーが押下されたときに、前記メタルドームを押下するように、前記メタルドームの頂部に当接して配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のキースイッチ付き静電容量式タッチパッド。
3. 前記硬質誘電体板および前記メタルドーム押下部材は、アクリル樹脂で形成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載のキースイッチ付き静電容量式タッチパッド。
4. 前記メタルドーム押下部材は、前記硬質誘電体板にヒンジで支持され、
   前記メタルドーム押下部材と、前記ヒンジと、前記硬質誘電体板とは一体に形成され、
   前記メタルドーム押下部材は、前記キーが押下されたときに、前記メタルドームを押下するように、前記メタルドームの頂部に当接して配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のキースイッチ付き静電容量式タッチパッド。

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