JP2014149974A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出対象物の検出精度を向上させることができるスイッチ装置を提供する。
【解決手段】スイッチ装置１は、図１（ａ）に示すように、主に、検出対象物の接近を検出する第１の電極２１〜第５の電極２５と、第１の電極２１〜第５の電極２５が設けられた基板３と、第１の電極２１〜第５の電極２５、及び基板３を囲むようにトランスファーモールド成形されたトランスファーモールド体４と、トランスファーモールド体４の第１の側面４１に設けられた第１の開口としての挿入孔５ａ、及び第１の側面４１の反対側の第２の側面４２に設けられた第２の開口としての挿入孔５ｂと、を備えて概略構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スイッチ装置に関する。

従来の技術として、表面側が操作パネルとされたコントロールボックスと、スイッチ機能を示した意匠が印刷され、コントロールボックスの表面側に貼り付けられたパネルシートと、コントロールパネルの内面側に貼り付けられたタッチセンサシートと、を備えた車両空調装置用操作装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この車両空調装置用操作装置は、操作ノブや押しボタンスイッチ等を必要としないので、小型化することができる。

特開２０１０−１７９７３５号公報

しかし、従来の車両空調装置用操作装置は、タッチセンサシートが、コントロールボックスの内面側に貼り付けられるため、コントロールボックスの表面に貼り付けられたパネルシートに接触する指までの距離が遠くなり、検出精度の向上が困難な問題がある。

従って、本発明の目的は、検出対象物の検出精度を向上させることができるスイッチ装置を提供することにある。

本発明の一態様は、検出対象物の接近を検出する検出電極と、検出電極が設けられた基板と、検出電極及び基板を囲むようにトランスファーモールド成形されたトランスファーモールド体と、トランスファーモールド体の第１の側面に設けられた第１の開口、及び第１の側面の反対側の第２の側面に設けられた第２の開口と、を備えたスイッチ装置を提供する。

本発明によれば、検出対象物の検出精度を向上させることができる。

図１（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置の斜視図であり、（ｂ）は、スイッチ装置の上面図であり、（ｃ）は、スイッチ装置の側面図である。 図２（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置のブロック図であり、（ｂ）は、スイッチ装置の変形例１を示す上面図であり、（ｃ）は、スイッチ装置の変形例２を示す上面図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係るスイッチ装置は、検出対象物の接近を検出する検出電極と、検出電極が設けられた基板と、検出電極及び基板を囲むようにトランスファーモールド成形されたトランスファーモールド体と、トランスファーモールド体の第１の側面に設けられた第１の開口、及び第１の側面の反対側の第２の側面に設けられた第２の開口と、を備える。

[実施の形態]
（スイッチ装置１の構成）
図１（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置の斜視図であり、（ｂ）は、スイッチ装置の上面図であり、（ｃ）は、スイッチ装置の側面図である。図２（ａ）は、実施の形態に係るスイッチ装置のブロック図であり、（ｂ）は、スイッチ装置の変形例１を示す上面図であり、（ｃ）は、スイッチ装置の変形例２を示す上面図である。なお、実施の形態及び変形例に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。

本実施の形態に係るスイッチ装置１は、一例として、車両に搭載された電子機器に電気的に接続され、当該電子機器を操作するものである。このスイッチ装置１は、例えば、車両のステアリングに配置されている。

また、スイッチ装置１は、例えば、検出対象物の一例である指の接触を検出すると、接触したことを示す検出信号を、後述するコネクタ等を介して電気的に接続された電子機器に出力するように概略構成されている。この電子機器は、一例として、取得した検出信号に基づいて車両に搭載された表示装置に、このスイッチ装置１によって操作可能な機能を表示させるように構成されている。

スイッチ装置１は、図１（ａ）に示すように、主に、検出対象物の接近を検出する検出電極としての第１の電極２１〜第５の電極２５と、第１の電極２１〜第５の電極２５が設けられた基板３と、第１の電極２１〜第５の電極２５、及び基板３を囲むようにトランスファーモールド成形されたトランスファーモールド体４と、トランスファーモールド体４の第１の側面４１に設けられた第１の開口としての挿入孔５ａ、及び第１の側面４１の反対側の第２の側面４２に設けられた第２の開口としての挿入孔５ｂと、を備えて概略構成されている。以下では、検出対象物は、一例として、指であるものとする。

この第１の電極２１〜第５の電極２５は、センサ部２を構成している。また、スイッチ装置１は、トランスファーモールド体４の第１の端部４３に設けられた第１のスイッチ６ａ、及び第１の端部４３の反対側の第２の端部４４に設けられた第２のスイッチ６ｂと、トランスファーモールド体４、第１のスイッチ６ａ及び第２のスイッチ６ｂにより構成されるシーソースイッチの支点である挿入孔５ａ及び挿入孔５ｂに挿入され、トランスファーモールド体４を支持する支持部としての第１の支持部７ａ及び第２の支持部７ｂと、を備えて概略構成されている。

この第１のスイッチ６ａ及び第２のスイッチ６ｂは、図示しないスイッチ装置１の本体に取り付けられている。また、第１の支持部７ａ及び第２の支持部７ｂは、当該本体に配置されている。

さらに、スイッチ装置１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、トランスファーモールド体４の表面である操作面４０ａに意匠であるマーク８ａ及びマーク８ｂが形成されている。

（センサ部２の構成）
センサ部２は、一例として、トランスファーモールド体４の操作面４０ａに、指が検出されるほど近づく、又は接触することによる、第１の電極２１〜第５の電極２５と指との距離に反比例した電流の変化を検出する静電容量方式のタッチセンサである。以下では、指が、予め定められた短期間、操作面４０ａに接触することをタッチ操作と記載する。

このセンサ部２は、例えば、トランスファーモールド体４の第１の端部４３から第２の端部４４の方向、又は第２の端部４４から第１の端部４３の方向のなぞり操作、及びタッチ操作を検出することが可能となるように構成されている。

第１の電極２１〜第５の電極２５は、基板３上に矩形状に形成されている。また、第１の電極２１〜第５の電極２５は、トランスファーモールド体４の第１の端部４３から第２の端部４４に向かって等間隔で並んで配置されている。この第１の電極２１〜第５の電極２５は、例えば、導電性を有する銅等の導電性材料を用いて形成されている。なお、電極の数は、５つに限定されず、用途に応じて変更可能である。

第１の電極２１〜第５の電極２５は、例えば、後述するコネクタ３２、コネクタ３２に電気的に接続された電子機器のハーネス等を介して電子機器と電気的に接続されている。この第１の電極２１〜第５の電極２５は、例えば、コネクタ３２等を介して電子機器から駆動信号が供給されている。センサ部２は、操作者のタッチ操作及びなぞり操作等により変化した駆動信号を検出信号として出力するように構成されている。

（基板３の構成）
基板３は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、細長い板形状を有している。この基板３は、一例として、薄くて曲げることが可能なフレキシブル基板である。この基板３の表面３０には、センサ部２である第１の電極２１〜第５の電極２５が形成されている。

また、基板３は、図１（ｃ）に示すように、トランスファーモールド体４の裏面４０ｂに設けられたコネクタ３２と電気的に接続されている。スイッチ装置１は、例えば、図２（ａ）に示すように、コネクタ３２が、電子機器のハーネスのコネクタと結合することで、センサ部２を駆動するための駆動信号の入力が可能となると共に、センサ部２が検出した検出信号の出力が可能となる。

なお、変形例として、スイッチ装置１は、さらにコネクタ３２が接続される基板を備え、トランスファーモールド体４及び当該基板を介して第１のスイッチ６ａ及び第２のスイッチ６ｂを押し下げる構成であっても良い。

（トランスファーモールド体４の構成）
トランスファーモールド体４は、一例として、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いたトランスファーモールド法により形成される。このトランスファーモールド法とは、例えば、金型に設けられた加熱室に熱硬化性樹脂で形成されたペレットを入れ、金型を加熱することにより溶けた熱硬化性樹脂を金型のキャビティ内に押し出した後、冷却することで目的の製品を形成する方法である。このトランスファーモールド法は、射出成形における高い射出圧及び温度を必要としないので、射出圧や温度による基板３の反り等を抑えつつ、精度の高い成形が可能である。

このトランスファーモールド体４は、細長い板形状を有している。また、トランスファーモールド体４は、例えば、その表面である操作面４０ａに、マーク８ａ及びマーク８ｂが印刷により形成されている。

マーク８ａは、図１（ｂ）の紙面左側に二等辺三角形の頂点が位置し、さらに二等辺三角形の底辺が取り除かれたような形状を有している。また、マーク８ｂは、図１（ｂ）の紙面右側に二等辺三角形の頂点が位置するように、マーク８ｂを回転させたような形状を有している。

なお、トランスファーモールド体４は、一例として、光の透過率が高くなるように、透明に形成されても良い。発光素子がトランスファーモールド体４の裏面４０ｂ側に設けられることで、このトランスファーモールド体４がライトガイドとなって、マーク８ａ及びマーク８ｂを照明することが可能となる。この際、基板３が透明なフィルムであり、第１の電極２１〜第５の電極２５が透明電極であることが好ましい。

このトランスファーモールド体４の長手方向の側面である第１の側面４１には、挿入孔５ａが形成されている。また、トランスファーモールド体４の第１の側面４１の反対側の第２の側面４２には、挿入孔５ｂが形成されている。この挿入孔５ａ及び挿入孔５ｂは、トランスファーモールド体４が形成される際に形成される。

この挿入孔５ａは、図１（ｃ）に示すように、第１の側面４１の中央に形成されている。また、挿入孔５ｂは、第２の側面４２の中央に形成されている。

この挿入孔５ａには、図１（ｂ）に示すように、図示しない本体に取り付けられた第１の支持部７ａが挿入され、挿入孔５ｂには、図示しない本体に取り付けられた第２の支持部７ｂが挿入される。第１の支持部７ａ及び第２の支持部７ｂは、トランスファーモールド体４を回転可能に支持するものである。

トランスファーモールド体４は、この第１の支持部７ａ及び第２の支持部７ｂに支持されることで、第１の支持部７ａ及び第２の支持部７ｂを回転中心として回転することが可能となる。

従って、スイッチ装置１は、第１の端部４３が押されて第１の支持部７ａ及び第２の支持部７ｂを中心に、図１（ａ）の紙面において反時計回りに回転して第１のスイッチ６ａがオンされ、第２の端部４４が押されて第１の支持部７ａ及び第２の支持部７ｂを中心に時計回りに回転して第２のスイッチ６ｂがオンされるシーソースイッチとして構成される。以下では、この反時計回りの回転方向を第１の回転方向と記載し、時計回りの回転方向を第２の回転方向と記載するものとする。

（第１のスイッチ６ａ及び第２のスイッチ６ｂの構成）
第１のスイッチ６ａは、図１（ｃ）に示すように、トランスファーモールド体４の第１の端部４３の裏面４０ｂ側に設けられている。また、第２のスイッチ６ｂは、トランスファーモールド体４の第２の端部４４の裏面４０ｂ側に設けられている。

第１のスイッチ６ａ及び第２のスイッチ６ｂは、例えば、先端が本体側に押し込まれることで、オン及びオフが切り替わる押しボタンスイッチである。この第１のスイッチ６ａ及び第２のスイッチ６ｂは、トランスファーモールド体４を介して印加された力が取り除かれると、押し込まれた先端が元の位置に復帰するスイッチである。スイッチ装置１は、この先端の復帰により、押し込まれたトランスファーモールド体４が元の位置に戻るように概略構成されている。

第１のスイッチ６ａは、例えば、第１のスイッチ信号が電子機器のハーネスを介して供給されると共に、オンしたことを示す第１のオン信号を、ハーネスを介して電子機器に出力するように構成されている。また、第２のスイッチ６ｂは、例えば、第２のスイッチ信号が電子機器のハーネスを介して供給されると共に、オンしたことを示す第２のオン信号を、ハーネスを介して電子機器に出力するように構成されている。第１のスイッチ６ａ及び第２のスイッチ６ｂは、コネクタ３２とは別のコネクタを介して電子機器のハーネスと電気的に接続されるが、これに限定されず、コネクタ３２に集約されていても良い。

以下では、スイッチ装置１の動作について説明する。なお、スイッチ装置１は、操作者から見て、左側にマーク８ａが位置し、右側にマーク８ｂが位置するように配置されているものとする。

（動作）
スイッチ装置１のセンサ部２は、操作者がトランスファーモールド体４の操作面４０ａに接触すると、接触したことを示す検出信号をコネクタ３２、ハーネス等を介して電子機器に出力する。

電子機器は、操作者の指が操作面４０ａに接触したことを示す検出信号を取得すると、スイッチ装置１により操作可能な機能を示すアイコンを表示装置に表示させる。

操作者は、例えば、操作可能な機能を示す複数のアイコンが表示装置に表示された場合、所望の機能のアイコンを選択するために、トランスファーモールド体４の第１の端部４３又は第２の端部４４を押し下げる。

操作者が、マーク８ａが形成された第１の端部４３を押し下げた場合、トランスファーモールド体４は、第１の支持部７ａ及び第２の支持部７ｂが挿入された挿入孔５ａ及び挿入孔５ｂを回転中心として第１の回転方向に回転を行う。この回転に伴ってトランスファーモールド体４の第１の端部４３の裏面４０ｂに第１のスイッチ６ａが接触すると共に、第１のスイッチ６ａの先端が押し込まれて第１のスイッチ６ａがオンし、第１のオン信号が出力される。電子機器は、例えば、ハーネス等を介して取得した第１のオン信号に基づいて、選択状態にあったアイコンの左側にあるアイコンを選択状態とする。なお、第１の端部４３を押し下げた状態を維持する場合は、選択されるアイコンが次々と変わっていく。

また、操作者が、マーク８ｂが形成された第２の端部４４を押し下げた場合、トランスファーモールド体４は、第１の支持部７ａ及び第２の支持部７ｂが挿入された挿入孔５ａ及び挿入孔５ｂを回転中心として第２の回転方向に回転を行う。この回転に伴ってトランスファーモールド体４の第２の端部４４の裏面４０ｂに第２のスイッチ６ｂが接触すると共に、第２のスイッチ６ｂの先端が押し込まれて第２のスイッチ６ｂがオンし、第２のオン信号が出力される。電子機器は、例えば、ハーネス等を介して取得した第２のオン信号に基づいて、選択状態にあったアイコンの右側にあるアイコンを選択状態とする。なお、第２の端部４４を押し下げた状態を維持する場合は、選択されるアイコンが次々と変わっていく。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るスイッチ装置１は、検出対象物の検出精度を向上させることができる。具体的には、スイッチ装置１は、センサ部２の第１の電極２１〜第５の電極２５が設けられた基板３の周囲を、トランスファーモールド形成により熱硬化性樹脂で囲んでトランスファーモールド体４とするので、射出成形したボタンの裏面に検出電極を貼り付けるような場合と比べて、操作面４０ａの近くに電極を配置することができる。スイッチ装置１は、操作面４０ａに近い位置にセンサ部２の第１の電極２１〜第５の電極２５を配置することができるので、検出対象物の検出精度が向上する。

スイッチ装置１は、シーソースイッチのボタンとなるトランスファーモールド体４が、トランスファーモールド成形により形成されるので、ボタンとしての強度があり、ボタンを別に用意する必要がないので、部品点数が少なくなり、製造コストが低減される。

スイッチ装置１は、トランスファーモールド体４の第１の側面４１及び第２の側面４２に、支点となる挿入孔５ａ及び挿入孔５ｂが形成されているので、構成が簡単となり、製造コストが低減される。

また、スイッチ装置１は、トランスファーモールド体４に直接意匠が形成可能であると共に、トランスファーモールド体４がライトガイドとして機能するので、意匠を形成したシートやライトガイドを設ける必要がなく、構成が簡単となって製造コストが低減される。

続いて以下では、スイッチ装置１の変形例について説明する。なお、実施の形態に係るスイッチ装置１と同じ機能及び構成を有する部分は、実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

（変形例１）
図２（ｂ）は、変形例１に係るスイッチ装置の上面図である。変形例２に係るスイッチ装置１は、挿入孔５ａ及び挿入孔５ｂに挿入され、トランスファーモールド体４をライトガイドとする発光素子９ａ及び発光素子９ｂを備えて概略構成されている。具体的には、変形例１に係るスイッチ装置１は、図２（ｂ）に示すように、発光素子９ａがトランスファーモールド体４の第１の側面４１に形成された挿入孔５ａに挿入されると共に、発光素子９ｂが第２の側面４２に形成された挿入孔５ｂに挿入されている。この発光素子９ａ及び発光素子９ｂは、一例として、発光ダイオードである。この際、基板３が透明なフィルムであり、第１の電極２１〜第５の電極２５が透明電極であることが好ましい。

また、トランスファーモールド体４は、例えば、その表面である操作面４０ａに、マーク８ａ及びマーク８ｂと、マーク８ａ及びマーク８ｂの背景である背景８ｃと、が印刷により形成されている。図２（ｂ）及び（ｃ）では、背景８ｃを斜線で示している。

背景８ｃは、一例として、黒色で印刷して形成され、印刷されていない部分がマーク８ａ及びマーク８ｂである。この背景８ｃは、例えば、光を透過しないように構成されているので、発光素子９ａ及び発光素子９ｂが光を出力することにより、このマーク８ａ及びマーク８ｂが照明される。また、発光素子９ａ及び発光素子９ｂが出力した光は、トランスファーモールド体４をライトガイドとして反射及び拡散しながらマーク８ａ及びマーク８ｂから外に出力する。

このスイッチ装置１は、シーソースイッチの支点となる挿入孔５ａ及び挿入孔５ｂに発光素子９ａ及び発光素子９ｂが挿入され、発光素子９ａ及び発光素子９ｂがシーソーの支点となると共に、光源となるので、支点を支持する支持部、光源部、及びライトガイドが設けられる場合と比べて、部品点数が減って製造コストが低減される。

（変形例２）
図２（ｃ）は、変形例２に係るスイッチ装置の上面図である。変形例２に係るスイッチ装置１は、図２（ｃ）に示すように、基板３に挿入孔５ａに応じた凹部３５、挿入孔５ｂに応じた凹部３６が形成されている。

このスイッチ装置１は、挿入孔５ａ及び挿入孔５ｂが基板３の上又は下に位置する場合と比べて、トランスファーモールド体４の厚さを薄くできるので、小型化が容易となる。また、スイッチ装置１は、挿入孔５ａ及び挿入孔５ｂが基板３の上に位置する場合と比べて、センサ部２が操作面４０ａの近くになるので、検出対象物の検出精度が向上する。

また、スイッチ装置１は、挿入孔５ａ及び挿入孔５ｂが基板３の側面より外側に形成される場合と比べて、幅が狭くなるので、小型化することができる。

また、他の変形例として、トランスファーモールド体４は、例えば、第１の側面４１や第２の側面４２に挿入孔を複数設けても良い。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…スイッチ装置
２…センサ部
３…基板
４…トランスファーモールド体
５ａ…挿入孔
５ｂ…挿入孔
６ａ…第１のスイッチ
６ｂ…第２のスイッチ
７ａ…第１の支持部
７ｂ…第２の支持部
８ａ，８ｂ…マーク
８ｃ…背景
９ａ，９ｂ…発光素子
２１〜２５…第１の電極〜第５の電極
３０…表面
３２…コネクタ
３５，３６…凹部
４０ａ…操作面
４０ｂ…裏面
４１…第１の側面
４２…第２の側面
４３…第１の端部
４４…第２の端部

Claims (3)

1. 検出対象物の接近を検出する検出電極と、
   前記検出電極が設けられた基板と、
   前記検出電極及び前記基板を囲むようにトランスファーモールド成形されたトランスファーモールド体と、
   前記トランスファーモールド体の第１の側面に設けられた第１の開口、及び前記第１の側面の反対側の第２の側面に設けられた第２の開口と、
   を備えたスイッチ装置。
2. 前記トランスファーモールド体の第１の端部に設けられた第１のスイッチ、及び前記第１の端部の反対側の第２の端部に設けられた第２のスイッチと、
   前記トランスファーモールド体、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチにより構成されるシーソースイッチの支点である前記第１の開口及び前記第２の開口に挿入され、前記トランスファーモールド体を支持する支持部と、
   を備えた請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記第１の開口及び前記第２の開口に挿入され、前記トランスファーモールド体をライトガイドとする発光素子を備えた請求項１に記載のスイッチ装置。

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