JP2014527271A - 静電容量感知型タッチスイッチ - Google Patents
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Abstract
本発明の静電容量感知型タッチスイッチは、前面に複数のタッチボタンが備えられ、縁部の各辺には第１嵌合部材が備えられたカバーパネルと、後面に備えられ、タッチボタンと対向する位置に形成されたライティング孔と、前記ライティング孔に隣接した一側の直角方向に静電導体が一体に備えられた静電パネルと、縁部に設けられた第１嵌合部材と対向する位置である縁部に第２嵌合部材が備えられ、静電パネルのライティング孔と対向する位置にライティング孔が形成され、前記ライティング孔の近くに静電導体が貫通するように貫通孔が形成された支持パネルと、支持パネルの一側に備えられ、支持パネルに形成されたライティング孔と対向する位置に複数備えられた発光体と、発光体に隣接する一側に静電導体が通過できるように貫通孔が形成され、発光体の裏面には前記貫通孔を貫通した静電導体の各端部と接続された感知手段が備えられたコントロール基板とを含む。
Description
本発明は、タッチスイッチに関し、より詳しくは、人体の指などの接触による静電容量の変化を感知して電子機器を動作させる静電容量感知型タッチスイッチに関する。
一般に、静電容量の変化を感知して動作するタッチスイッチには種々のものが知られている。
例えば、図１の(ａ)と(ｂ)に示すように、本出願人が出願して公開された特許文献１に開示された「静電容量感知型タッチスイッチ」(以下、「スイッチ」とする。)がその代表的なものであって、その内容は次の通りである。
図１を参照すると、従来のスイッチ１０は、上下部基板１１、１２とセンサ電極１３と電極パッド１４と通電部材１５と静電容量感知回路１６とからなる。
上部基板１１は、非導電性材料で形成され、人体と直接又は間接的に接触する表面が曲面に形成され、その内側に導電性センサ電極１３が備えられている。
下部基板１２は、ＰＣＢ基板であって、前記上部基板１１と対向するように備えられ、前記センサ電極１３に対向する部位に電極パッド１４が備えられている。
前記センサ電極１３と電極パッド１４との間には通電部材１５が備えられるが、この通電部材１５は圧縮コイルばねであって、前記センサ電極１３と電極パッド１４側に弾性力があり、それぞれのセンサ電極１３、電極パッド１４と電気的に接続される。
このように、タッチスイッチ１０は、上部基板１１をユーザが指で触ると、人体の静電容量と非導電性材料からなる上部基板１１の合成静電容量の変化に応じてセンサ電極１３と通電部材１５と電極パッド１４を通じて静電容量感知回路１６に伝達され、人体の接触を敏感に感知するものである。
しかしながら、従来のスイッチ１０は、上述したように、圧縮コイルばねからなる通電部材１５が緩衝力を失う場合、前記センサ電極１３と電極パッド１４との間に静電容量の変化が感知されないという問題があった。
なお、図示した方向を基準に両端に備えられた通電部材１５の緩衝力と中間部分に備えられた通電部材１５の緩衝力に差が発生することにより、両端に備えられた通電部材１５の寿命がより短くなるという問題があった。
なお、上述したように、互いに異なる緩衝力によって各静電容量感知回路１６に静電容量の変化を正確に伝達できないという問題があった。
本発明は、上述のような従来の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、電子機器を長時間使用しても静電容量の変化を正確に感知することができる電子機器のタッチスイッチを提供することにある。
なお、本発明の他の目的は、人がタッチする前面のカバーパネルが曲面であっても平面であっても関係なく一定の静電変化を感知することができるタッチスイッチの構造を提供することにある。
このような目的を達成するための本発明は、静電容量感知型タッチスイッチに関するものであり、前記タッチスイッチは、前面に複数のタッチボタンが備えられ、縁部の各辺には少なくとも１つ以上の第１嵌合部材が備えられたカバーパネルと、前記カバーパネルの後面に備えられ、前記タッチボタンと対向する位置に形成されたライティング孔と、前記ライティング孔に隣接した一側の直角方向に静電導体が一体に備えられた静電パネルと、前記カバーパネルの縁部に設けられた第１嵌合部材と対向する位置である縁部に第２嵌合部材が備えられ、前記静電パネルのライティング孔と対向する位置にライティング孔が形成され、前記ライティング孔の近くに前記静電導体が貫通するように貫通孔が形成された支持パネルと、前記支持パネルの一側に備えられ、前記支持パネルに形成されたライティング孔と対向する位置に複数備えられた発光体と、前記発光体に隣接する一側に前記静電導体が通過できるように貫通孔が形成され、前記発光体の裏面には前記貫通孔を貫通した静電導体の各端部と接続された１つ以上の感知手段が備えられたコントロール基板とを含む。
なお、前記カバーパネルの前面は曲面又は平面のいずれかに形成される。
なお、前記第１嵌合部材は中心部に四角形状の嵌合孔が形成され、前記第２嵌合部材は 前記第１嵌合部材の嵌合孔に挿入されて嵌合される突起からなる。
なお、前記突起は、前記嵌合孔に容易に挿入されるように、断面から見ると、一側から他側に行くほど傾斜が大きくなる直角三角形であることを特徴とする。
なお、前記第１嵌合部材は、前記第２嵌合部材と容易に解除されるように、両側に切開部がさらに形成されることを特徴とする。
又、前記カバーパネルは、透明性材質で全面を印刷した後光が透過できるように、前記タッチボタン部分をレーザで切り出して暗い環境でも容易に認識できるようにしたことを特徴とする。
又、前記カバーパネルのタッチボタンは、軟質の透明性合成樹脂の上部に模様を印刷することを特徴とする。
又、前記静電パネルは、ＰＣ樹脂からなり、前記静電パネルの直角方向に複数備えられた静電導体は、ＡＢＳ樹脂の表面に導電性材料をめっきしたことを特徴とする。
なお、前記静電導体２３０は、銀(Ａｇ)、鉄(Ｆｅ)、アルミニウム(Ａｌ)、ステンレス(ＳＴＳ)、銅(Ｃｕ)、鉛(Ｐｂ)、金(Ａｕ)のうちいずれか１つからなる導電性金属であることを特徴とする。
又、前記静電パネルは、前面が曲面又は平面であっても、前記静電導体の末端は同一線上に備えられることにより、前記コントロール基板に備えられた感知手段に静電容量が同一に伝達されることを特徴とする。
これにより、電子機器を長時間使用しても静電容量の変化を正確に感知できる電子機器のタッチスイッチを提供する効果がある。
なお、人がタッチする前面のカバーパネルが曲面であっても平面であっても関係なく一定の静電変化を感知することができるタッチスイッチの構造を提供する効果がある。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について説明する。但し、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
図２〜図５を参照すると、本発明に係る静電容量感知型タッチスイッチ１０(以下、「タッチスイッチ」とする。)は、カバーパネル１００と静電パネル２００と支持パネル３００とコントロール基板４００とからなる。
カバーパネル１００は、非導電性材料、即ち、プラスチック、ガラス、セラミック、木材のうち代表的にはプラスチック(ＰＣ：Ｐｏｌｙ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ)材質からなり、その表面には人体と接触できるように複数のタッチボタン１１０が備えられ、このカバーパネル１００の縁部分には後述する支持パネル３００の第２嵌合部材３０１と嵌合できるように、複数の第１嵌合部材１０１が備えられている。
前記カバーパネル１００は、透明性合成樹脂の全面を所定の色で完全に印刷した後、タッチボタン１１０部分のみを図５に示すような、形状(「Ａ」表示部分)に切り出してコントロール基板４００に備えられた発光体４０１の光の透過を容易にすることが望ましい。
その他にも前記タッチボタン１１０のみを軟質の透明性合成樹脂、即ち、ポリウレタン(Ｐｏｌｙ Ｕｒｅｔｈａｎｅ)又はゴム(Ｒｕｂｂｅｒ)などの軟質合成樹脂のうちいずれかを前記カバーパネル１００と一体に形成し、その上部に模様を印刷することで、ユーザがタッチするとき、押した感覚も感じることができ、光の透過を容易にして本発明の所定の目的を達成することができることは勿論である。
このように、上述したＰＣ材質からなるカバーパネル１００と軟質合成樹脂からなるタッチボタン１１０を一体に形成する方法は、二重射出によって可能である。
ここで、二重射出について簡単に説明する。
二重射出とは、２種の樹脂を組み合わせて１つの部品を構成できるように射出する方法であって、射出成形機に２組の金型を設け、先ず一次金型で一次成形品(例えば、カバーパネル)を成形した後、この一次成形品を二次で成形できるように、二次金型のキャビティと１次成形品のスペースに二次樹脂を注入して成形する方法である。
したがって、本発明に係るカバーパネル１００を一次で成形し、二次で軟質合成樹脂からなるタッチボタン１１０を成形して一体化された構成を形成することができる。
一方、カバーパネル１００の縁部分に少なくとも１つ以上備えられた第１嵌合部材１０１は、ほぼ長方形状に形成され、両側には切開部１０１ａが形成されている。
この切開部１０１ａが形成された理由は、前記第１嵌合部材１０１の端部を上側に持ち上げやすいようにすることで、後述する作用において、第２嵌合部材３０１との解除を容易にするためのものであり、この第１嵌合部材１０１の中心には四角形状の嵌合孔１０１ｂが形成されている。
上述したようなカバーパネル１００は、電子機器が設置される状況に応じて平面又は非平面的に形成することが可能であり、本実施例では所定の曲率を有する曲面に形成された実施例に基づいて説明する。
又、カバーパネル１００の内側には、ノブ(Ｋｎｏｂ)１３０を設けて後述する静電パネル２００との嵌合を容易にした。
このようなカバーパネル１００の後面に静電パネル２００が備えられる。
前記カバーパネル１００と同様にＰＣ材質からなる静電パネル２００は、前記タッチボタン１１０に対向する位置にライティング孔２１０が形成されている。
このライティング孔２１０は、後述するコントロール基板４００の発光体４０１から発光される光の透過を容易にするために形成されたものである。
各ライティング孔２１０に隣接した一側の直角方向、即ち、図示した方向を基準に水平方向にバー(Ｂａｒ)形状の静電導体２３０が一体に設けられている。
静電導体２３０は、上述した静電パネル２００と一体に形成され、材質はＰＣ(Ｐｏｌｙ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ)材質からなる静電パネル２００とは異なり、導電体のめっきが容易にできるようにＡＢＳ樹脂からなる。
ＡＢＳ樹脂は、アクリロニトリル(Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ)、ブタジエン(Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ)、及びスチレン(Ｓｔｙｒｅｎｅ)などの三成分からなる耐衝撃性熱可塑性樹脂の総称であり、これらの三成分の頭文字をとってＡＢＳ樹脂と呼ばれる。
このようなＡＢＳ樹脂は、優れた透過性、加工性、電気的特性を維持しながら、その機械的強度、耐熱性、耐油性、耐候性などを改善したものであり、後述する作用により静電容量の伝達特性に最適な材料である。
このように、ＡＢＳ樹脂からなる静電導体２３０とＰＣ樹脂からなる静電パネル２００を一体に形成することも、上述した二重射出によって可能である(二重射出については上で説明したので、別途の説明は省略する。)。
このように、一体に形成された静電導体２３０にニッケル(Ｎｉ)又はクロム(Ｃｒ)又は金(Ａｕ)のうちいずれかからなるめっき物質をコーティングして静電容量の伝達を最大化させた。前記静電導体２３０は、前記のＡＢＳ樹脂のみでなく、電気伝導性に優れた金属、即ち、銀(Ａｇ)、鉄(Ｆｅ)、アルミニウム(Ａｌ)、ステンレス(ＳＴＳ)、銅(Ｃｕ)、鉛(Ｐｂ)、金(Ａｕ)のうちいずれか１つの導電性金属を前記静電パネル２００と一体化させて形成することもできる。
このように、ＰＣ樹脂からなる静電パネル２００と導電性金属からなる静電導体２３０を一体に形成する方法は、インサート射出成形法によって可能である。
インサート射出成形とは、金型内で異質又は異色の合成樹脂や、合成樹脂以外の部品(金属、木材、紙、布等)を一体化させる成形方法であって、特に、金属と一体化された製品の場合、金属が有している剛性、導電性及び表面処理特性に加えて、合成樹脂の電気絶縁性、着色性、柔軟性、加工性などを組み合わせることにより、非常に付加価値の高い製品を作ることができる。
このように、本発明に係る静電導体２３０は、図３に示すように、ＡＢＳ樹脂を静電パネル２００と二重射出するか、導電性に優れた金属を静電パネル２００とインサート射出成形法により一体に形成することができ、静電パネル２００が平面であっても曲面であっても関係なく、静電導体２３０の端部は垂直方向に同一線上に一致するように形成することで、後述する作用で静電容量が一定に作用する。
一方、静電パネル２００には、上述したカバーパネル１００に備えられたノブ１３０と嵌合できるようにノブ挿入孔２４０が形成されている。
このような構成からなる静電パネル２００の後面に支持パネル３００が備えられ、この支持パネル３００には、第２嵌合部材３０１とライティング孔３１０と貫通孔３３０が設けられる。
このような構成からなる静電パネル２００の後面に支持パネル３００が備えられ、この支持パネル３００には、第２嵌合部材３０１とライティング孔３１０と貫通孔３３０が設けられる。
第２嵌合部材３０１は、断面から見ると、一側から他側に行くほど傾斜が大きくなる直角三角形状に形成された突起３０１ａであって、上述したカバーパネル１００の第１嵌合部材１０１の嵌合孔１０１ａに容易に挿入され、挿入が完了した後に任意に解除されることを防止する構成である。
一方、支持パネル３００は、上述した静電パネル２００のライティング孔２１０と対向する位置にライティング孔３１０が形成され、このライティング孔３１０に隣接した一側には前記静電導体２３０が貫通できるように貫通孔３３０が形成されている。
この支持パネル３００の後方にコントロール基板４００が備えられ、このコントロール基板４００は発光体４０１と感知手段４１０とからなる。
発光体４０１は、ＬＥＤライトであって、上述した静電パネル２００と支持パネル３００にそれぞれ形成されたライティング孔２１０、３１０を通じてカバーパネル１００に複数備えられたタッチボタン１１０に光を照らすように備えられる。
この発光体４０１と隣接した一側には、前記静電導体２３０が通過できるように貫通孔４０３が形成されている。
前記発光体４０１の裏面には、前記貫通孔４０３を貫通した静電導体２３０の各端部と接続される１つ以上の感知手段４１０が備えられる。
この感知手段４１０は、静電容量タッチセンサであって、ユーザの指のような導電体をタッチボタン１１０に近接したり接触して静電導体２３０の誘電率が変化する場合、この誘電率の変化に応じた静電容量の変化によって導電体である指がタッチボタン１１０に近接したり接触することを検出し、その検出結果によってスイッチング信号を発生させる。
このような構成からなる本発明によるタッチスイッチ１０の組み立て方法を説明する。
先ず、カバーパネル１００の内側に少なくとも１つ以上形成されたノブ１３０を静電パネル２００に形成されたノブ嵌合孔２４０に挿入することで１次的な嵌合が完了する。次に、カバーパネル１００の縁部に形成された第１嵌合部材１０１の嵌合孔１０１ｂに支持パネル３００の縁部に形成された第２嵌合部材３０１の突起３０１ａを挿入すると、カバーパネル１００と支持パネル３００との嵌合が完了する。
このように、嵌合が完了した支持パネル３００の後面にコントロール基板４００を装着し、このコントロール基板４００の貫通孔４０３を貫通して突出した静電導体２３０の各端部を少なくとも１つ以上備えられた感知手段４１０と接続させると、図４に示すように組み立てが完了される。
次いで、図４及び図５を参照して本発明に係るタッチスイッチ１０の作用及び効果を説明する。
先ず、ユーザが指で上述したカバーパネル１００に複数備えられたタッチボタン１１０のうちいずれかをタッチすると、人体から発生する静電気が静電パネル２００に一体に備えられた静電導体２３０の誘電率の変化を起こすことになる。
これにより、この静電導体２３０と接続された静電容量感知センサである感知手段４１０は、上記のような誘電率の変化に応じて静電容量を変化させてタッチスイッチ１１０に導電体であるユーザの指が接触したことを検出し、この検出信号によってスイッチング信号を発生させる。
これにより、前記感知手段４１０は、静電容量の変化を感知し、当該信号を出力し、図示しない電子機器の動作を制御する。
図６は本発明に係る他の実施例を示すものであり、一実施例におけるカバーパネル１００のタッチボタン１１０に静電導体２３０を一体に形成したものであり、カバーパネル１００と支持パネル３００とコントロール基板４００とからなっても良いことを示し、このような構成からなるタッチスイッチ１０も本発明に係る所定の目的を達成することができることは勿論である。
以上で詳細に説明したように、本発明に係る静電容量感知型タッチスイッチ１０によると、電子機器を長時間使用しても静電容量の変化を正確に感知できる電子機器のタッチスイッチを提供することができ、人がタッチする前面のカバーパネルが曲面であっても平面であっても関係なく、一定の静電変化を感知できるタッチスイッチの構造を提供することができる。
１０ タッチスイッチ
１００ カバーパネル
１０１ 第１嵌合部材
１０１ａ 切開部
１０１ｂ 嵌合孔
１１０ タッチボタン
２００ 静電パネル
２１０ ライティング孔
２３０ 静電導体
３００ 支持パネル
３０１ 第２嵌合部材
３０１ａ 突起
３１０ ライティング孔
３３０ 貫通孔
４００ コントロール基板
４０１ 発光体
４０３ 貫通孔
４１０ 感知手段
１００ カバーパネル
１０１ 第１嵌合部材
１０１ａ 切開部
１０１ｂ 嵌合孔
１１０ タッチボタン
２００ 静電パネル
２１０ ライティング孔
２３０ 静電導体
３００ 支持パネル
３０１ 第２嵌合部材
３０１ａ 突起
３１０ ライティング孔
３３０ 貫通孔
４００ コントロール基板
４０１ 発光体
４０３ 貫通孔
４１０ 感知手段
Claims (10)
- 電子機器に備えられるタッチスイッチ１０において、前記タッチスイッチ１０は、前面に複数のタッチボタン１１０が備えられ、縁部の各辺には少なくとも１つ以上の第１嵌合部材１０１が備えられたカバーパネル１００と、前記カバーパネル１００の後面に備えられ、前記タッチボタン１１０と対向する位置に形成されたライティング孔２１０と、前記ライティング孔２１０に隣接した一側の直角方向に静電導体２３０が一体に備えられた静電パネル２００と、前記カバーパネル１００の縁部に設けられた第１嵌合部材１０１と対向する位置である縁部に第２嵌合部材３０１が備えられ、前記静電パネル２００のライティング孔２１０と対向する位置にライティング孔３１０が形成され、前記ライティング孔３１０の近くに前記静電導体２３０が貫通するように貫通孔３３０が形成された支持パネル３００と、前記支持パネル３００の一側に備えられ、前記支持パネル３００に形成されたライティング孔３１０と対向する位置に複数備えられた発光体４０１と、前記発光体４０１に隣接した一側に前記静電導体２３０が通過できるように貫通孔４０３が形成され、前記発光体４０１の裏面には前記貫通孔４０３を貫通した静電導体２３０の各端部と接続された１つ以上の感知手段４１０が備えられたコントロール基板４００とを含むことを特徴とする静電容量感知型タッチスイッチ。
- 前記カバーパネル１００の前面は、曲面又は平面のいずれかに形成されることを特徴とする請求項１に記載の静電容量感知型タッチスイッチ。
- 前記第１嵌合部材１０１は、中心部に四角形状の嵌合孔１０１ｂが形成され、前記第２嵌合部材３０１は、前記第１嵌合部材１０１の嵌合孔１０１ｂに挿入されて嵌合される突起３０１ａからなることを特徴とする請求項１に記載の静電容量感知型タッチスイッチ。
- 前記突起３０１ａは、前記嵌合孔１０１ｂに容易に挿入されるように、断面から見ると、一側から他側に行くほど傾斜が大きくなる直角三角形であることを特徴とする請求項３に記載の静電容量感知型タッチスイッチ。
- 前記第１嵌合部材１０１は、前記第２嵌合部材３０１と容易に解除されるように、両側に切開部１０１ａがさらに形成されることを特徴とする請求項１に記載の静電容量感知型タッチスイッチ。
- 前記カバーパネル１００は、透明性材質の全面を印刷した後光が透過できるように、前記タッチボタン１１０部分をレーザで切り出して暗い環境でも容易に認識できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量感知型タッチスイッチ。
- 前記カバーパネル１００のタッチボタン１１０は、軟質の透明性合成樹脂の上部に模様を印刷したことを特徴とする請求項１に記載の静電容量感知型タッチスイッチ。
- 前記静電パネル２００はＰＣ樹脂からなり、前記静電パネル２００の直角方向に複数備えられた静電導体２３０は、ＡＢＳ樹脂の表面に導電性材料をめっきしたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量感知型タッチスイッチ。
- 前記静電導体２３０は、銀(Ａｇ)、鉄(Ｆｅ)、アルミニウム(Ａｌ)、ステンレス(ＳＴＳ)、銅(Ｃｕ)、鉛(Ｐｂ)、金(Ａｕ)のうちいずれか１つからなる導電性金属であることを特徴とする請求項１に記載の静電容量感知型タッチスイッチ。
- 前記静電パネル２００は、前面が曲面又は平面であっても、前記静電導体２３０の端部は同一線上に備えられることにより、前記コントロール基板４００に備えられた感知手段４１０に静電容量が同一に伝達されることを特徴とする請求項１に記載の静電容量感知型タッチスイッチ。
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