JP2016149306A - Electrostatic capacitance type input device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音楽プレイヤー、家電製品、コンピュータ機器、情報通信機器、自動車等に用いられる静電容量型入力装置に関するものである。 The present invention relates to a capacitive input device used in music players, home appliances, computer equipment, information communication equipment, automobiles and the like.
従来における静電容量型入力装置には、様々なタイプがある(特許文献1、2、3、4、5参照)が、手元を視覚的に把握することのできない状況下においては、操作感を向上させたり、誤操作を防止することが困難な場合がある。
There are various types of conventional capacitive input devices (see
この問題点を解消すべく、出願人は、静電容量方式の静電容量センサシートと、この静電容量センサシートに支持される変形可能な弾性クリック体と、これら静電容量センサシートと弾性クリック体とを外部から被覆保護する筺体とを備え、静電容量センサシートの検出電極に指等の操作体が弾性クリック体を介して接近すると、静電容量センサシートの検出電極と操作体との間に静電容量を形成可能な静電容量型入力装置を鋭意開発し、提案している。 In order to solve this problem, the applicant applied the electrostatic capacitance type capacitive sensor sheet, the deformable elastic click body supported by the electrostatic capacitance sensor sheet, and the electrostatic capacity sensor sheet and the elastic member. The click body is provided with a casing that covers and protects the click body from the outside, and when an operation body such as a finger approaches the detection electrode of the capacitance sensor sheet via the elastic click body, the detection electrode and the operation body of the capacitance sensor sheet In the meantime, we have developed and proposed a capacitance-type input device capable of forming a capacitance between the two.
係る静電容量型入力装置によれば、筺体の操作口から露出した弾性クリック体のキートップ部材に触れた場合には、静電容量方式により接触を検出することができ、弾性クリック体のキートップ部材を押圧操作した場合には、選択した所定の操作を確定させ、実行させることが可能となる。したがって、タッチ感覚により、操作感を向上させたり、誤操作を防止することができる。 According to the capacitance type input device, when the key top member of the elastic click body exposed from the operation port of the housing is touched, the contact can be detected by the capacitance method, and the key of the elastic click body is detected. When the top member is pressed, the selected predetermined operation can be confirmed and executed. Therefore, it is possible to improve the operational feeling or prevent an erroneous operation by the touch feeling.
出願人が提案した静電容量型入力装置によれば、タッチ感覚により、操作感を向上させたり、誤操作を防止することができるが、弾性クリック体のキートップ部材と筺体との間の誘電率を低くすることにより、例えば筺体に触れた場合に、キートップ部材と弾性クリック体とを経由して検出電極と操作体との静電容量が増加するのを抑制し、キートップ部材に対する接触を高感度で検出することができればさらに便利となる。 According to the capacitive input device proposed by the applicant, it is possible to improve the operational feeling or prevent erroneous operation by touch sensation, but the dielectric constant between the key top member of the elastic click body and the housing For example, when the casing is touched, the increase in the capacitance between the detection electrode and the operating body via the key top member and the elastic click body is suppressed, and contact with the key top member is prevented. It would be more convenient if it could be detected with high sensitivity.
本発明は上記に鑑みなされたもので、キートップ部材等からなる入力体の被操作部材と筺体等の非入力体間の誘電率を低くすることにより、被操作部材に対する接触を高感度で検出することのできる静電容量型入力装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and detects the contact with the operated member with high sensitivity by reducing the dielectric constant between the operated member of the input body such as the key top member and the non-input body such as the casing. It is an object of the present invention to provide an electrostatic capacitance type input device that can be used.
本発明においては上記課題を解決するため、電極が形成された静電容量センサシートと、この静電容量センサシートに設けられる入力用の入力体と、静電容量センサシートに設けられる非入力体とを含み、静電容量センサシートの電極に導電性の操作体が接近する場合に、静電容量センサシートの電極と操作体との間に静電容量を形成可能な装置であって、
静電容量センサシートの電極に入力体と非入力体の少なくともいずれか一方を近接対向させ、非入力体に、入力体の被操作部材を操作可能とする操作領域を設けてその一部を被操作部材に対向させ、入力体の被操作部材と操作領域の一部との間に、これらに接触して被操作部材と非入力体間の誘電率を低下させる低減部材を介在したことを特徴としている。
In the present invention, in order to solve the above problems, a capacitance sensor sheet on which electrodes are formed, an input body for input provided on the capacitance sensor sheet, and a non-input body provided on the capacitance sensor sheet A device capable of forming a capacitance between the electrode of the capacitance sensor sheet and the operation body when the conductive operation body approaches the electrode of the capacitance sensor sheet,
At least one of the input body and the non-input body is brought close to and opposed to the electrode of the capacitance sensor sheet, and an operation region is provided on the non-input body so that the operated member of the input body can be operated. A reduction member that opposes the operation member and is in contact with the operation member of the input body and a part of the operation area to reduce the dielectric constant between the operation member and the non-input body is interposed. It is said.
なお、絶縁基材に電極が形成された静電容量センサシートと、この静電容量センサシートに支持される弾性クリック体と、これら静電容量センサシートと弾性クリック体とを保護する筺体とを含み、静電容量センサシートの電極に導電性の操作体が接近する場合に、静電容量センサシートの電極と操作体との間に静電容量を形成可能な装置であり、
静電容量センサシートの電極に弾性クリック体と筺体の少なくともいずれか一方を近接対向させ、弾性クリック体にキートップ部材を取り付け、筺体に、キートップ部材を操作可能に露出させる操作口を設けてその周縁部をキートップ部材の周縁部に対向させるとともに、キートップ部材の周縁部と操作口の周縁部との間に、これらに接触してキートップ部材と筺体間の誘電率を低下させる低減部材を介在することができる。
A capacitance sensor sheet having an electrode formed on an insulating substrate, an elastic click body supported by the capacitance sensor sheet, and a casing for protecting the capacitance sensor sheet and the elastic click body. Including a device capable of forming a capacitance between the electrode of the capacitance sensor sheet and the operation body when the conductive operation body approaches the electrode of the capacitance sensor sheet,
At least one of the elastic click body and the housing is brought close to and opposed to the electrode of the capacitance sensor sheet, a key top member is attached to the elastic click body, and an operation port is provided on the housing to expose the key top member so as to be operable. Reduce the dielectric constant between the key top member and the housing between the peripheral edge of the key top member and the peripheral edge of the operation port, with the peripheral edge facing the peripheral edge of the key top member A member can be interposed.
また、静電容量センサシートの電極と操作体との間に形成された静電容量の変化を検出する検出判定手段を含み、この検出判定手段に、静電容量の変化を検出値に変換して第一の閾値と比較する機能と、比較した電極の検出値が第一の閾値を越える場合に、操作体と弾性クリック体のキートップ部材とが接触状態にあると判定する機能と、比較した電極の検出値が第一の閾値以下の場合に、操作体と弾性クリック体のキートップ部材とが非接触状態にあると判定する機能と、電極の検出値を第二の閾値と比較する機能と、比較した電極の検出値が第二の閾値を越える場合に、操作体の押圧操作により、電極と弾性クリック体とが接触状態にあると判定する機能と、比較した電極の検出値が第二の閾値以下の場合に、電極と弾性クリック体とが非接触状態にあると判定する機能とを実現させることができる。 In addition, a detection determination unit that detects a change in capacitance formed between the electrode of the capacitance sensor sheet and the operating body is included. The detection determination unit converts the change in capacitance into a detection value. A function for comparing with the first threshold value, a function for determining that the operating body and the key top member of the elastic click body are in contact with each other when the detected value of the compared electrode exceeds the first threshold value, and a comparison When the detected electrode value is equal to or smaller than the first threshold value, the function of determining that the operating body and the key top member of the elastic click body are not in contact with each other, and comparing the detected electrode value with the second threshold value When the detected value of the compared electrode exceeds the second threshold value, the function of determining that the electrode and the elastic click body are in contact with each other by the pressing operation of the operating body, and the detected value of the compared electrode are If it is below the second threshold, the electrode and the elastic click body It is possible to realize a function to determine to be in contact with.
また、静電容量センサシートを、絶縁シートと、この絶縁シートに形成される電極と、絶縁シートの表面に設けられて電極を保護する光透過性のカバーと、絶縁シートの裏面に設けられる補強部材とから積層形成して光透過性を付与し、補強部材の裏面側に、弾性クリック体とキートップ部材のうち、少なくとも弾性クリック体を照光する光源を配置することができる。 Further, the capacitance sensor sheet includes an insulating sheet, an electrode formed on the insulating sheet, a light-transmitting cover provided on the surface of the insulating sheet to protect the electrode, and a reinforcement provided on the back surface of the insulating sheet. A light source that illuminates at least the elastic click body among the elastic click body and the key top member can be disposed on the back surface side of the reinforcing member by laminating and forming the member.
また、静電容量センサシートの電極に、弾性クリック体と筺体のうち、少なくとも弾性クリック体を隙間をおいて接離可能に支持させ、
低減部材を複数の突起とし、この複数の突起を、キートップ部材の表面周縁部あるいは操作口の周縁部裏面のいずれかに間隔をおいて配列形成することもできる。
また、静電容量センサシートの電極に、弾性クリック体と筺体のうち、少なくとも弾性クリック体を隙間をおいて接離可能に支持させ、
低減部材をエンドレス突起とし、このエンドレス突起を、キートップ部材の表面周縁部あるいは操作口の周縁部裏面のいずれかに形成することが可能である。
Further, the electrode of the capacitance sensor sheet is supported so that at least the elastic click body can be contacted and separated with a gap between the elastic click body and the housing,
The reduction member may be a plurality of protrusions, and the plurality of protrusions may be arranged at intervals on either the front surface peripheral portion of the key top member or the peripheral portion rear surface of the operation port.
Further, the electrode of the capacitance sensor sheet is supported so that at least the elastic click body can be contacted and separated with a gap between the elastic click body and the housing,
The reduction member can be an endless projection, and the endless projection can be formed on either the front surface peripheral portion of the key top member or the peripheral portion rear surface of the operation port.
また、静電容量センサシートの電極に、弾性クリック体と筺体のうち、少なくとも弾性クリック体を隙間をおいて接離可能に支持させ、
低減部材をエンドレスの弾性部材として空気を含有させ、この弾性部材を、キートップ部材の表面周縁部あるいは操作口の周縁部裏面のいずれかに取り付けることが可能である。
Further, the electrode of the capacitance sensor sheet is supported so that at least the elastic click body can be contacted and separated with a gap between the elastic click body and the housing,
The reduction member can be an endless elastic member containing air, and this elastic member can be attached to either the front surface peripheral portion of the key top member or the peripheral portion rear surface of the operation port.
また、静電容量センサシートの電極を第一、第二の検出電極に分割して第一の検出電極の周囲に第二の検出電極を離隔形成し、弾性クリック体を第一の検出電極に隙間をおいて接離可能に対向させ、この弾性クリック体の周縁部から脚部を第二の検出電極方向に広げながら伸ばすとともに、この脚部を第二の検出電極に支持させることも可能である。
また、弾性クリック体の脚部下方にエア排気溝を形成し、このエア排気溝を電極の第一、第二の検出電極の少なくともいずれか一方の配線に隙間をおいて対向させても良い。
In addition, the electrode of the capacitance sensor sheet is divided into first and second detection electrodes, the second detection electrodes are separated from each other around the first detection electrode, and the elastic click body is used as the first detection electrode. It is possible to oppose the gap between the elastic click body and extend the leg from the peripheral edge of the elastic click body in the direction of the second detection electrode, and to support the leg on the second detection electrode. is there.
Further, an air exhaust groove may be formed below the leg portion of the elastic click body, and the air exhaust groove may be opposed to at least one of the first and second detection electrodes of the electrode with a gap.
ここで、特許請求の範囲における電極は、単数複数を特に問うものではないが、この数に応じて入力体や弾性クリック体が増減する。この電極については、検出電極と筺体用電極とに分割し、検出電極の周縁部に、弾性クリック体を隙間をおいて接離可能に支持させたり、筺体用電極に筺体の対向部を近接対向させることができる。また、静電容量センサシートは、自己容量タイプでも良いし、相互容量タイプでも良く、必要に応じ、透明、不透明、半透明とされる。 Here, the number of electrodes in the claims is not particularly limited, but the number of input bodies and elastic click bodies increases or decreases according to this number. This electrode is divided into a detection electrode and a housing electrode, and an elastic click body is supported on the periphery of the detection electrode so as to be able to come in contact with or separated from each other, or a facing portion of the housing is opposed to the housing electrode. Can be made. The capacitance sensor sheet may be a self-capacitance type or a mutual capacitance type, and is transparent, opaque, or translucent as required.
入力体と非入力体とは、可動や固定の有無を特に問うものではない。操作体には、少なくとも指や導電性の筆記具等が含まれる。また、弾性クリック体は、導電材料又は絶縁材料により形成することができる。筺体の静電容量センサシートに近接対向する対向部には、電極に接続された配線に非接触の接触回避部を形成することが可能である。さらに、低減部材は、キートップ部材の周縁部と操作口の周縁部のいずれかに一体的にあるいは別体として設けることができる。 The input body and the non-input body do not specifically ask whether they are movable or fixed. The operating body includes at least a finger and a conductive writing instrument. The elastic click body can be formed of a conductive material or an insulating material. A non-contact contact avoiding portion can be formed on the wiring connected to the electrode at the facing portion that is close to and faces the electrostatic capacitance sensor sheet of the housing. Furthermore, the reducing member can be provided integrally or separately as one of the peripheral portion of the key top member and the peripheral portion of the operation port.
本発明によれば、入力体の被操作部材と非入力体の操作領域の一部間に、これら入力体の被操作部材と操作領域の一部とに接触して被操作部材と非入力体間の誘電率を低下させる低減部材が介在するので、この低減部材に静電容量の大きな変化を抑制させることができ、非入力体に対する操作体の接触が非入力体を介し電極で反応するのを抑制することができる。 According to the present invention, between the operated member of the input body and a part of the operation area of the non-input body, the operated member and the non-input body come into contact with the operated member of the input body and a part of the operation area. Since a reduction member that lowers the dielectric constant is interposed, it is possible to suppress a large change in capacitance in the reduction member, and the contact of the operating body with the non-input body reacts with the electrode through the non-input body. Can be suppressed.
また、本発明によれば、キートップ部材の周縁部と操作口の周縁部との間に、これらキートップ部材の周縁部と操作口の周縁部とに接触してキートップ部材と筺体間の誘電率を低下させる低減部材が介在するので、この低減部材に静電容量の大きな変化を抑制させることができ、筺体に対する操作体の接触がキートップ部材と弾性クリック体を介し電極で反応するのを抑制することができる。 Moreover, according to this invention, between the peripheral part of a keytop member, and the peripheral part of an operation port, the peripheral part of these keytop members and the peripheral part of an operation port are contacted, and between a keytop member and a housing. Since a reducing member that lowers the dielectric constant is interposed, a large change in capacitance can be suppressed in the reducing member, and the contact of the operating body with the housing reacts with the electrode via the key top member and the elastic click body. Can be suppressed.
本発明によれば、被操作部材と操作領域の一部との間に、これらに接触して被操作部材と操作領域間の誘電率を低下させる低減部材を介在するので、被操作部材と非入力体間の誘電率を低くすることにより、被操作部材に対する接触を高感度で検出することができるという効果がある。 According to the present invention, since the reducing member that decreases the dielectric constant between the operated member and the operation region is interposed between the operated member and a part of the operation region, By reducing the dielectric constant between the input bodies, it is possible to detect contact with the operated member with high sensitivity.
請求項2記載の発明によれば、キートップ部材の周縁部と操作口の周縁部との間に、これらに接触してキートップ部材と筺体間の誘電率を低下させる低減部材を介在するので、弾性クリック体のキートップ部材と筺体間の誘電率を低くすることにより、キートップ部材に対する接触を高感度で検出することができるという効果がある。 According to the second aspect of the present invention, there is a reduction member between the peripheral portion of the key top member and the peripheral portion of the operation port so as to come into contact with the peripheral portion and reduce the dielectric constant between the key top member and the casing. By reducing the dielectric constant between the key top member and the housing of the elastic click body, it is possible to detect contact with the key top member with high sensitivity.
請求項3記載の発明によれば、キートップ部材の周縁部と筺体の周縁部との接触面積を縮小する複数の突起を配列形成するので、この複数の突起に静電容量の大きな変化を抑制させることができ、筺体に対する操作体の接触がキートップ部材と弾性クリック体を介し電極で反応しないようにすることができる。 According to the third aspect of the present invention, since the plurality of protrusions for reducing the contact area between the peripheral portion of the key top member and the peripheral portion of the casing are arranged, a large change in capacitance is suppressed in the plurality of protrusions. The contact of the operating body with respect to the housing can be prevented from reacting with the electrode via the key top member and the elastic click body.
請求項4記載の発明によれば、切れ目のないエンドレス突起が筺体の内外を遮断するので、静電容量型入力装置の不使用時に筺体の外部から内部に塵や埃が侵入するのを防止することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the endless projections without cuts block the inside and outside of the housing, dust and dust can be prevented from entering the inside from the outside of the housing when the capacitive input device is not used. be able to.
請求項5記載の発明によれば、弾性部材に誘電率の低い空気を多く含有させれば、キートップ部材と筺体間の誘電率をより低下させることができる。また、スポンジ等による弾性部材を使用すれば、キートップ部材と筺体との衝突に伴う衝突音を抑制することが可能になる。 According to the fifth aspect of the present invention, if the elastic member contains a large amount of air having a low dielectric constant, the dielectric constant between the key top member and the housing can be further reduced. In addition, if an elastic member such as a sponge is used, it is possible to suppress a collision sound caused by a collision between the key top member and the casing.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における静電容量型入力装置は、図1ないし図5に示すように、静電容量センサシート1の電極3を形成する検出電極5と筺体用電極6とに弾性クリック体10と筺体20とをそれぞれ近接対向させ、弾性クリック体10に、指等の操作体9に操作されるキートップ部材30を取り付け、筺体20に、キートップ部材30を操作可能に露出させる操作口21を穿孔してその周縁部をキートップ部材30に対向させるとともに、キートップ部材30と操作口21の周縁部との間に、キートップ部材30と筺体20間の誘電率を低下させる低減部材40を介在し、静電容量センサシート1の検出電極5と操作体9との間に形成された静電容量の変化を検出判定手段により検出するようにしている。
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The capacitive input device according to the present embodiment has an
静電容量センサシート1は、図2に示すように、例えば平面矩形の薄い絶縁シート2を備え、この絶縁シート2の表面に必要数の電極3が形成されており、絶縁シート2の裏面には、強度を増す補強板4が変形防止の観点から両面粘着テープ等により粘着される。
As shown in FIG. 2, the capacitance sensor sheet 1 includes, for example, a flat rectangular thin insulating sheet 2, and a necessary number of
絶縁シート2としては、特に限定されるものではないが、例えばポリエステル系、ポリプロピレン系、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂系、ガラス繊維含浸エポキシ樹脂、アクリル製のフィルム等があげられる。これらの中でも、寸法安定性や絶縁性に優れる可撓性の薄い透明なポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート製のフィルムが好適である。また、絶縁シート2として、ガラス繊維含浸エポキシ樹脂を用いれば、高強度が期待できるので、補強板4を省略することができる。絶縁シート2の表面には、必要に応じ、電極3を保護する光透過性のフィルム等からなるカバーが積層して接着される。
The insulating sheet 2 is not particularly limited, and examples thereof include polyester, polypropylene, polyethylene, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyamide, polyimide, phenol resin, glass fiber impregnated epoxy resin, acrylic film, and the like. It is done. Among these, a flexible thin transparent polyethylene terephthalate or polycarbonate film which is excellent in dimensional stability and insulation is suitable. Moreover, if a glass fiber impregnated epoxy resin is used as the insulating sheet 2, high strength can be expected, so that the reinforcing plate 4 can be omitted. A cover made of a light-transmitting film or the like that protects the
電極3は、図2に示すように、弾性クリック体10の下方に位置する検出電極5と、筺体20に近接対向する筺体用電極6とを備えて形成され、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、真鍮、これらの積層部材や合金、導電ペースト、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、金属メッシュ、金属ナノファイバー、導電性ポリマー等を用いて形成される。
As shown in FIG. 2, the
検出電極5は、例えば平坦な薄膜の第一、第二の検出電極7・8に分割され、第一の検出電極7が平面円形に形成されるとともに、この第一の検出電極7が平面C字形等の第二の検出電極8に接触しないよう隙間をおいて包囲されており、操作体9との間に弾性クリック体10を挟んで静電容量を形成するよう機能する。
The
第一の検出電極7は、その周縁部から細長い線条の配線が伸長され、この配線が第二の検出電極8の両端部間の切れ目を通過して絶縁シート2の周縁部方向に伸び、配線の末端部が図示しない検出判定手段の入力端子に電気的に接続される。この配線は、第一、第二の検出電極7・8と同様の材料により形成される。このような第一の検出電極7は、弾性クリック体10のキートップ部材30に接触して押圧操作する操作体9との間に静電容量を形成する。
The first detection electrode 7 has an elongated wire extending from the peripheral edge thereof, and this wiring passes through the cut between both ends of the
第二の検出電極8は、その外周縁部に細長い線条の配線が電気的に接続され、この配線の末端部が検出判定手段の入力端子に電気的に接続される。この配線も、第一、第二の検出電極7・8と同様の材料により形成される。このような第二の検出電極8は、弾性クリック体10のキートップ部材30から離れた操作体9との間、弾性クリック体10のキートップ部材30に接触した操作体9との間に静電容量を形成する。
The
筺体用電極6は、特に限定されるものではないが、例えば所定の間隔で並ぶ平坦な薄膜の矩形片や平面枠形に形成され、絶縁シート2の表面周縁部等に形成されており、検出判定手段の入力端子に電気的に接続される。この筺体用電極6は、第一、第二の検出電極7・8と同様の材料により形成される。
The
弾性クリック体10は、図2に示すように、例えば弾性に優れるシリコーンゴムやフッ素ゴム等を使用して成形され、第一の検出電極7の表面に隙間、換言すれば、空気層を介し接離可能に対向するとともに、脚部12が第二の検出電極8の表面に粘着固定され、指等で接触操作されたり、押圧操作される入力用の多段スイッチとして機能する。この弾性クリック体10の裏面中央部11は、円柱形に形成されて第一の検出電極7方向に突出し、第一の検出電極7の表面に空気層を介して接離可能に上方から対向しており、操作体9の押圧操作時に、第一の検出電極7の表面に圧接して静電容量を増大させる。
As shown in FIG. 2, the
弾性クリック体10の下部周縁からは屈曲変形可能なスカート形の脚部12が第二の検出電極8方向に徐々に拡開しながら伸長され、この傾斜した脚部12の下端が平坦なフランジ13に形成されており、このフランジ13が第二の検出電極8の表面に両面粘着テープ等を介し固定される。脚部12のフランジ13裏面には、第一、第二の検出電極7・8の配線に隙間を介して対向する細長いエア排気溝が弾性クリック体10の幅方向に必要に応じて切り欠かれ、このエア排気溝が弾性クリック体10のストローク時に内部の空気を外部に排気して弾性クリック体10の変形や復帰動作を容易にする。
A skirt-shaped
両面粘着テープは、例えばアクリル系の基材の両面が粘着性等の周知のテープからなり、第二の検出電極8表面と弾性クリック体10のフランジ13裏面との間に介在されてこれらを粘着する。この両面粘着テープは、絶縁性のタイプでも良いが、静電容量の変化を広く確保する観点からすると、導電性のタイプが好ましい。
The double-sided adhesive tape is, for example, a well-known tape whose both surfaces are an acrylic base material, and is interposed between the surface of the
筺体20は、図1、図2、図4、図5に示すように、例えばポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、アクリル等からなる絶縁性の成形材料により、立体的な箱形の非入力体に三次元成形され、開口した下部が静電容量センサシート1の表面に筺体用電極6を介して覆着される。この筺体20は、静電容量センサシート1の大きさに対応する平面略矩形に構成され、中央部の厚さ方向には、弾性クリック体10に遊嵌する平面矩形の操作口21が穿孔されており、この操作口21が弾性クリック体10のキートップ部材30を操作可能に露出させる。
As shown in FIGS. 1, 2, 4, and 5, the
筺体20と筺体用電極6とは、その間に隙間(空気層)が区画されるが、この隙間が極力小さくなるよう各種の両面粘着テープや粘着材で固定される。このような固定により、筺体9に対する操作体9の接触を筺体用電極6で高感度に検出することができる。
A gap (air layer) is defined between the
キートップ部材30は、図1ないし図3に示すように、平面矩形に成形されて弾性クリック体10の平坦な表面上部に被操作部材として密着され、周面の下部に脱落防止用の係合フランジ31が周設されており、この係合フランジ31が筺体20の操作口21の平坦な周縁部裏面に隙間を介して対向する。このキートップ部材30は、例えばポリカーボネート、アクリル、ポリブチレンテレフタレート等の樹脂、ガラス、アルミニウム、クロム、ニッケル等の金属を用いて0.5〜3.0mm程度の厚さに形成され、弾性クリック体10の表面上部よりも大きい板に形成されており、表面が操作体9の操作に資するよう湾曲して凹み形成される。
As shown in FIGS. 1 to 3, the key
キートップ部材30の表裏面のうち、少なくとも表面には、必要に応じ、模様、色彩、文字、図形、記号等が形成され、操作体9の操作の便宜が図られる。このようなキートップ部材30は、弾性クリック体10の表面上部にプリロードの作用した状態で圧接して密着される。
Of the front and back surfaces of the key
なお、キートップ部材30が透明な材質の場合には、裏面に模様、色彩、文字、図形、記号等を形成することができる。また、プラスチック製のキートップ部材30に加飾する場合、加飾の材質は、導電性でも良いし、絶縁性でも良い。
When the key
低減部材40は、図2、図4、図5に示すように、例えば複数の突起41からなり、この複数の突起41が操作口21の周縁部裏面に間隔をおいて配列形成される。各突起41は、例えば背の低い小さな円柱形、角柱形、円錐台、先細りのピン等に形成されて下方に指向し、キートップ部材30の係合フランジ31表面に上方から接離可能に接触する。突起41の表面は、係合フランジ31との接触範囲を縮小し、キートップ部材30と筺体20間の誘電率を低下させるため、必要に応じて微小な凹凸が多数形成されたり、粗く粗面化処理される。
As shown in FIGS. 2, 4, and 5, the
検出判定手段は、図示しないが、例えばマイクロコントローラ等からなり、RAMに所定の履歴等が記憶されるとともに、ROMに所定のプログラムが記憶され、この所定のプログラムが制御コントローラにより、必要に応じて書き換えられる。マイクロコントローラとしては、特に限定されるものではないが、例えばCPU、RAM、ROM、I/Oブロック等を内蔵し、デジタル回路とアナログ回路とをIC内で別々に設計可能なサイプレス社製のPSoC(サイプレス セミコンダクター コーポレーションの登録商標)等が使用される。このPSoCには、CY8C21645タイプ、CY8C22345タイプ、CY8C24994タイプ等がある。 Although not shown in the figure, the detection determination means is composed of, for example, a microcontroller or the like, and a predetermined history or the like is stored in the RAM, and a predetermined program is stored in the ROM. Rewritten. The microcontroller is not particularly limited, but for example, a CPU, RAM, ROM, I / O block, and the like are built in, and a digital circuit and an analog circuit can be separately designed in the IC. (A registered trademark of Cypress Semiconductor Corporation) and the like are used. This PSoC includes CY8C21645 type, CY8C22345 type, CY8C24994 type and the like.
このような検出判定手段は、CPUがRAM領域を作業領域としてROMに記憶された所定のプログラムを読み込むことにより、コンピュータとして所定の機能を実現する。すなわち、検出判定手段は、静電容量の変化を検出値に変換して検出する機能と、検出した第二の検出電極8の検出値を第一の閾値と比較する機能と、比較した第二の検出電極8の検出値が第一の閾値を越える場合に、操作体9と弾性クリック体10のキートップ部材30とが接触状態にあると判定する機能と、比較した第二の検出電極8の検出値が第一の閾値以下の場合に、操作体9と弾性クリック体10のキートップ部材30とが非接触状態にあると判定する機能と、第一の検出電極7の検出値を第二の閾値と比較する機能と、比較した第一の検出電極7の検出値が第二の閾値を越える場合に、操作体9の押圧操作により、第一の検出電極7と変形した弾性クリック体10とが接触状態にあると判定する機能と、比較した第一の検出電極7の検出値が第二の閾値以下の場合に、第一の検出電極7と弾性クリック体10とが非接触状態にあると判定する機能とを実現する。
Such a detection determination means realizes a predetermined function as a computer by reading a predetermined program stored in the ROM using the RAM area as a work area. That is, the detection determination unit compares the function of detecting a change in capacitance into a detection value and the function of comparing the detected value of the detected
第一の閾値は、操作体9と弾性クリック体10のキートップ部材30とが接触した場合の静電容量値や実験結果等を考慮して設定される。また、第二の閾値は、操作体9が弾性クリック体10を押圧操作した場合の静電容量値や実験結果等を考慮して設定される。
The first threshold value is set in consideration of a capacitance value, an experimental result, and the like when the operating body 9 and the key
次に、静電容量型入力装置の動作について説明する。先ず、操作体9が弾性クリック体10のキートップ部材30からやや離れ、操作体9と弾性クリック体10のキートップ部材30とが非接触の状態にある場合について説明すると、この場合、操作体9と第二の検出電極8との間に形成される静電容量は、操作体9と第二の検出電極8との間の距離が大きく長く、第二の検出電極8と弾性クリック体10とが非接触でこれらの間に誘電率の低い空気層が介在するので、非常に小さな値となり、検出値の値も非常に小さくなる。
Next, the operation of the capacitive input device will be described. First, a case where the operating body 9 is slightly separated from the key
この際、キートップ部材30の平坦な係合フランジ31表面に低減部材40である複数の突起41が上方から接触するので、キートップ部材30と筺体20間の誘電率は低い値となる。したがって、例え筺体20の表面に操作体9が触れても、キートップ部材30と弾性クリック体10とを経由して検出電極5との静電容量の増加を抑制することができるので、ノイズの発生を抑制することができる。
At this time, since the plurality of
操作体9が弾性クリック体10のキートップ部材30に非接触で近接すると、検出判定手段は、静電容量の変化を検出値に変換して検出し、この検出した第二の検出電極8の検出値を第一の閾値と比較する。比較した結果、第二の検出電極8の検出値が非常に小さな値で、第一の閾値以下となるので、操作体9と弾性クリック体10のキートップ部材30とが非接触状態にあると判定されることとなる。
When the operating body 9 comes close to the key
次いで、操作体9が弾性クリック体10のキートップ部材30を押圧操作するのではなく、キートップ部材30の表面に単に触れたり、摺接する接触操作の場合について説明する。この場合、操作体9と第二の検出電極8との間に形成される静電容量は、操作体9と第二の検出電極8との間の距離が小さく短いので、上記値よりも大きな値となり、検出値の値も大きくなる。
Next, the case where the operating body 9 does not press the key
この際、キートップ部材30の係合フランジ31表面に複数の突起41が上方から接触するので、キートップ部材30と筺体20間の誘電率は低い値となる。したがって、例え筺体20に操作体9が触れても、キートップ部材30と弾性クリック体10とを経由して検出電極5との静電容量の増加を抑制することができるので、ノイズの発生を抑制することが可能となる。また、キートップ部材30に操作体9が触れても、筺体用電極6との静電容量の増加を抑制することができるので、ノイズの発生抑制が期待できる。
At this time, since the plurality of
操作体9が弾性クリック体10のキートップ部材30に接触すると、検出判定手段は、静電容量の変化を検出値に変換して検出し、この検出した第二の検出電極8の検出値を第一の閾値と比較する。比較した結果、第二の検出電極8の検出値が第一の閾値を越えるので、操作体9と弾性クリック体10とがキートップ部材30を介して接触状態にあると判定され、所定の機能が実行される。
When the operating body 9 comes into contact with the key
次いで、操作体9が弾性クリック体10のキートップ部材30に触れて押圧操作し、第一の検出電極7と変形した弾性クリック体10の裏面中央部11とが接触する場合について説明する。この場合、操作体9と第一の検出電極7との間に形成される静電容量は、操作体9と第一の検出電極7との間の距離が最も小さく短く、しかも、第一の検出電極7と弾性クリック体10とが接触して空気層が介在しなくなるので、大きく増加し、検出値も大きくなる。
Next, the case where the operating body 9 touches and presses the key
操作体9が弾性クリック体10のキートップ部材30を押圧操作すると、検出判定手段は、静電容量の変化を検出値に変換して検出し、第一の検出電極7の検出値を第二の閾値と比較する。その結果、比較した第一の検出電極7の検出値が第二の閾値を越えるので、操作体9の押圧操作により、第一の検出電極7と変形した弾性クリック体10とが接触状態にあると判定され、所定の別の機能が実行される。
When the operating body 9 performs a pressing operation on the key
なお、比較した第一の検出電極7の検出値が第二の閾値以下の場合には、操作体9が弾性クリック体10のキートップ部材30に触れるに止まり、第一の検出電極7と弾性クリック体10とが非接触状態にあると判定される。
When the detected value of the first detection electrode 7 compared is equal to or less than the second threshold value, the operating body 9 stops touching the key
上記構成によれば、筺体20の操作口21周縁部に、弾性クリック体10のキートップ部材30との接触面積を最小限にする突起41を配列形成するので、この突起41に静電容量の大きな変化を抑制させることができ、筺体20に対する操作体9の接触が、筺体20を介し筺体用電極6で反応するものの、キートップ部材30と弾性クリック体10を介して検出電極5で反応しないようにすることができる。
According to the above configuration, the
また、弾性クリック体10のキートップ部材30に対する操作体9の接触が、キートップ部材30と弾性クリック体10を介して検出電極5で反応するものの、筺体20を介して筺体用電極6で反応しないようにすることができる。したがって、キートップ部材30に対する接触を高感度で検出することができる。また、筺体20から弾性クリック体10に振動が伝播するのを抑制したり、弾性クリック体10から筺体20に振動が伝播するのを低減することができる。
The contact of the operating body 9 with the key
また、筺体20の操作口21の突起41にキートップ部材30の係合フランジ31を僅かに加圧した状態でセットすることができるので、キートップ部材30が非押圧状態でがたつくおそれを有効に排除することが可能になる。また、弾性クリック体10の平坦な表面上部にキートップ部材30を単に貼着するのではなく、プリロードの作用した状態で圧着し、弾性クリック体10とキートップ部材30との間に空気が侵入しないようにするので、キートップ部材30の位置ずれを防止したり、クリアランスを小さくしたりすることが可能となる。これらの効果は、静電容量センサシート1の検出電極5上に弾性クリック体10を配置しただけでも大いに期待することができる。
In addition, since the
また、静電容量センサシート1の検出電極5上に弾性クリック体10を単に配置するのではなく、検出電極5上に弾性クリック体10のフランジ13を強固に支持させれば、以下の効果を得ることが可能となる。すなわち、検出電極5と弾性クリック体10とを常時同じ個所に位置させることができるので、例え振動が作用しても、弾性クリック体10のXY方向への位置ずれを有効に防止することが可能となる。したがって、検出電極5と弾性クリック体10との対向面積が変動しないので、静電容量の変化にバラツキが生じたり、静電容量の変化の検出に支障を来す事態を未然に排除することが可能となる。
Further, if the
また、静電容量の変化にバラツキが発生しにくいので、検出値との比較に用いられる検出判定手段の閾値を高精度、かつ精密に設定することができる。また、検出電極5と弾性クリック体10のフランジ13とを強固に固定し、弾性クリック体10の脚部12の自由な動きを制限するので、弾性クリック体10が押圧操作されても、脚部12が撓んで持ち上がることが少ない。したがって、弾性クリック体10の検出電極5との対向面積が縮小し、静電容量の変化が不安定になるおそれを有効に排除することができる。
In addition, since variations in the capacitance hardly occur, the threshold value of the detection determination means used for comparison with the detection value can be set with high accuracy and precision. In addition, since the
さらに、弾性クリック体10のフランジ13の固定により、静電容量の変化が安定するので、検出電極5と弾性クリック体10の突出した裏面中央部11との隙間を小さくすることが可能となる。これにより、検出電極5から弾性クリック体10までのストロークを広く長く確保する必要がないので、静電容量型入力装置の用途が限定されることがなく、薄型パネル等にも使用でき、汎用性の向上が大いに期待できる。
Furthermore, since the change of the electrostatic capacity is stabilized by fixing the
次に、図6と図7は本発明の第2の実施形態を示すもので、この場合には、低減部材40を複数の突起41とし、この複数の突起41を操作口21の周縁部裏面に配列形成するのではなく、キートップ部材30の平坦な係合フランジ31表面に間隔をおいて配列形成するようにしている。
Next, FIGS. 6 and 7 show a second embodiment of the present invention. In this case, the reducing
各突起41は、例えば背の低い小さな円柱形、角柱形、円錐台、先細りのピン等に形成され、操作口21の周縁部裏面に下方から接離可能に接触する。突起41の表面は、キートップ部材30と筺体20間の誘電率を低下させるため、必要に応じて微小な凹凸が多数形成されたり、粗く粗面化処理される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、操作口21の周縁部裏面に複数の突起41を成形することができない場合に有益なのは明らかである。
Each
Also in this embodiment, the same effect as the above embodiment can be expected, and it is obvious that the plurality of
次に、図8と図9は本発明の第3の実施形態を示すもので、この場合には、低減部材40を平面枠形のエンドレス突起42とし、このエンドレス突起42をキートップ部材30の平坦な係合フランジ31表面に一体成形して操作口21の平坦な周縁部裏面に下方から接離可能に接触させるようにしている。
Next, FIGS. 8 and 9 show a third embodiment of the present invention. In this case, the reducing
エンドレス突起42は、細長い帯形に形成され、キートップ部材30の係合フランジ31表面に一体成形されることが好ましいが、必要に応じ、操作口21の周縁部裏面に一体成形されても良い。すなわち、エンドレス突起42は、キートップ部材30の係合フランジ31と、操作口21の周縁部裏面のどちらにも成形することができる。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
The
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、切れ目のないエンドレス突起42が操作口21の周縁部裏面に接触して筺体20の内外を遮断するので、静電容量型入力装置の不使用時に筺体20の外部から内部に塵や埃が侵入するのを防止することができるのは明白である。
Also in this embodiment, the same effect as the above embodiment can be expected, and the
次に、図10と図11は本発明の第4の実施形態を示すもので、この場合には、低減部材40をエンドレスの弾性部材43として空気を含有させ、この弾性部材43を、キートップ部材30の平坦な係合フランジ31表面に取り付けて操作口21の平坦な周縁部裏面に下方から接離可能に接触させるようにしている。
Next, FIGS. 10 and 11 show a fourth embodiment of the present invention. In this case, the reducing
弾性部材43は、例えば圧縮変形可能なスポンジや不織布を使用して薄い平面枠形に形成され、キートップ部材30の係合フランジ31表面に接着されることが好ましいが、必要に応じ、操作口21の周縁部裏面に接着されても良い。すなわち、弾性部材43は、キートップ部材30の係合フランジ31と、操作口21の周縁部裏面のどちらにも接着することができる。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
The
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、弾性部材43に樹脂よりも誘電率の低い空気を多く含有させれば、キートップ部材30と筺体20間の誘電率をさらに低下させることができる。また、厚いスポンジ製の弾性部材43を使用すれば、キートップ部材30と筺体20との衝突に伴う衝突音を抑制することができる。
Also in this embodiment, the same effect as the above embodiment can be expected, and if the
なお、上記実施形態では電極3として、検出電極5と筺体用電極6とを示したが、必要に応じ、筺体用電極6を省略しても良い。また、検出電極5を第一、第二の検出電極7・8に分割したが、検出電極5を分割せずに平面円形等に形成し、この検出電極5の周縁部に弾性クリック体10のフランジ13を固定しても良い。また、第二の検出電極8の表面に弾性クリック体10のフランジ13を直接固定しても良いが、第二の検出電極8の表面に弾性クリック体10のフランジ13をカバーを介して固定しても良い。
In the above embodiment, the
また、第二の検出電極8に弾性クリック体10のフランジ13を接着剤や粘着剤により固定しても良いし、表面改質処理、螺子やボス等の結合具により固定することもできる。また、静電容量センサシート1の検出電極5に弾性クリック体10を固定するのではなく、単に配置して支持させることもできる。また、上記実施形態では弾性クリック体10の表面上部にキートップ部材30を圧着したが、キートップ部材30を両面粘着テープ等により粘着しても良いし、キートップ部材30を交換可能に装着することもできる。さらに、キートップ部材30やその係合フランジ31の形状の変更に応じ、エンドレス突起42や弾性部材43を平面リング形等に形成することも可能である。
In addition, the
本発明に係る静電容量型入力装置は、音楽プレイヤー、家電製品、玩具、建築具、コンピュータ機器、情報通信機器、自動車搭載機器等の製造分野で使用される。 The capacitance-type input device according to the present invention is used in the manufacturing field of music players, home appliances, toys, building tools, computer equipment, information communication equipment, automotive equipment, and the like.
1 静電容量センサシート
2 絶縁シート
3 電極
5 検出電極
6 筺体用電極
7 第一の検出電極
8 第二の検出電極
9 操作体
10 弾性クリック体(入力体)
12 脚部
13 フランジ
20 筺体(非入力体)
21 操作口(操作領域)
30 キートップ部材(被操作部材)
31 係合フランジ(周縁部)
40 低減部材
41 突起
42 エンドレス突起
43 弾性部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitance sensor sheet 2
12
21 Operation port (operation area)
30 Key top member (operated member)
31 Engagement flange (peripheral edge)
40
Claims (5)
静電容量センサシートの電極に入力体と非入力体の少なくともいずれか一方を近接対向させ、非入力体に、入力体の被操作部材を操作可能とする操作領域を設けてその一部を被操作部材に対向させ、入力体の被操作部材と操作領域の一部との間に、これらに接触して被操作部材と非入力体間の誘電率を低下させる低減部材を介在したことを特徴とする静電容量型入力装置。 An electrode of the capacitance sensor sheet, comprising: a capacitance sensor sheet on which an electrode is formed; an input body for input provided on the capacitance sensor sheet; and a non-input body provided on the capacitance sensor sheet. A capacitive input device capable of forming a capacitance between the electrode of the capacitance sensor sheet and the operating body when a conductive operating body approaches
At least one of the input body and the non-input body is brought close to and opposed to the electrode of the capacitance sensor sheet, and an operation region is provided on the non-input body so that the operated member of the input body can be operated. A reduction member that opposes the operation member and is in contact with the operation member of the input body and a part of the operation area to reduce the dielectric constant between the operation member and the non-input body is interposed. Capacitive type input device.
静電容量センサシートの電極に弾性クリック体と筺体の少なくともいずれか一方を近接対向させ、弾性クリック体にキートップ部材を取り付け、筺体に、キートップ部材を操作可能に露出させる操作口を設けてその周縁部をキートップ部材の周縁部に対向させるとともに、キートップ部材の周縁部と操作口の周縁部との間に、これらに接触してキートップ部材と筺体間の誘電率を低下させる低減部材を介在した請求項1記載の静電容量型入力装置。 A capacitance sensor sheet having an electrode formed on an insulating substrate; an elastic click body supported by the capacitance sensor sheet; and a casing for protecting the capacitance sensor sheet and the elastic click body. A capacitive input device capable of forming a capacitance between the electrode of the capacitance sensor sheet and the operation body when the conductive operation body approaches the electrode of the capacitance sensor sheet,
At least one of the elastic click body and the housing is brought close to and opposed to the electrode of the capacitance sensor sheet, a key top member is attached to the elastic click body, and an operation port is provided on the housing to expose the key top member so as to be operable. Reduce the dielectric constant between the key top member and the housing between the peripheral edge of the key top member and the peripheral edge of the operation port, with the peripheral edge facing the peripheral edge of the key top member 2. The capacitive input device according to claim 1, wherein a member is interposed.
低減部材を複数の突起とし、この複数の突起を、キートップ部材の表面周縁部あるいは操作口の周縁部裏面のいずれかに間隔をおいて配列形成した請求項2記載の静電容量型入力装置。 In the electrode of the capacitance sensor sheet, between the elastic click body and the housing, at least the elastic click body is supported so as to be able to contact and separate with a gap,
3. The capacitance-type input device according to claim 2, wherein the reduction member is a plurality of protrusions, and the plurality of protrusions are arranged at intervals on either the front surface peripheral portion of the key top member or the peripheral portion rear surface of the operation port. .
低減部材をエンドレス突起とし、このエンドレス突起を、キートップ部材の表面周縁部あるいは操作口の周縁部裏面のいずれかに形成した請求項2記載の静電容量型入力装置。 In the electrode of the capacitance sensor sheet, between the elastic click body and the housing, at least the elastic click body is supported so as to be able to contact and separate with a gap,
3. The capacitance-type input device according to claim 2, wherein the reducing member is an endless protrusion, and the endless protrusion is formed on either the front surface peripheral portion of the key top member or the peripheral portion rear surface of the operation port.
低減部材をエンドレスの弾性部材として空気を含有させ、この弾性部材を、キートップ部材の表面周縁部あるいは操作口の周縁部裏面のいずれかに取り付けた請求項2記載の静電容量型入力装置。 In the electrode of the capacitance sensor sheet, between the elastic click body and the housing, at least the elastic click body is supported so as to be able to contact and separate with a gap,
The capacitance-type input device according to claim 2, wherein the reducing member is an endless elastic member containing air, and the elastic member is attached to either the front surface peripheral portion of the key top member or the peripheral portion rear surface of the operation port.
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