JP2017076496A - 静電容量型タッチスイッチ及び電話機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の入力キーが配置される操作部であっても、各入力キーの面方向の大きさや、配置可能な入力キーの数を確保しつつ、厚み方向及び面方向の小型化が図れる静電容量型タッチスイッチ及び電話機を提供すること。
【解決手段】スイッチ電極５１と、スイッチ電極５１の表裏に配置される２つの表面パネル５２、５３と、スイッチ電極５１から送られる静電容量を測定する制御基板５４と、を備え、２つの表面パネル５２、５３は、導電体が接触した際の静電容量を相違させ、制御基板５４は、静電容量の差に基づいて、スイッチ電極５１の表裏いずれの側からタッチ操作されたかを検出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、静電容量型タッチスイッチ及び電話機に関する。

従来、電話機等の操作部に設けられる入力キーは、いわゆる押しボタンスイッチであり、基板上に設けられる接点と、空間を介して接点と対向するラバーシートと、ラバーシート上に配置されるキートップと、を備えて構成されており、キートップの押下操作に応じて、ラバーシートが接点に接触することにより、キー操作が検出される。

一方、従来の押しボタンスイッチに比べて薄型の入力キーとしては、静電容量型タッチスイッチが知られている。
静電容量型タッチスイッチによれば、例えば、ＩＣカードのような薄型のデバイスにもパスワード等を入力するための入力キーを形成することが可能となる（例えば、特許文献１参照）。
また、静電容量型タッチスイッチを電話機の入力キーに採用すれば、従来の押しボタンスイッチを採用した電話機に比べて大幅な薄型化が可能となる。

特開２００６−２２１３１３号公報

ところで、複数の入力キーが配置された操作部では、静電容量型タッチスイッチの採用により、厚み方向の小型化（薄型化）は可能であるものの、面方向の小型化には限界があった。
つまり、入力キーは、ユーザの指による操作性を考慮すると、平面視においてある程度のサイズを確保する必要があるので、面方向の小型化が難しい。
また、面方向の小型化を図る場合には、配置する入力キーの数を減らす必要があった。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、複数の入力キーが配置される操作部であっても、各入力キーの面方向の大きさや、配置可能な入力キーの数を確保しつつ、厚み方向及び面方向の小型化が図れる静電容量型タッチスイッチ及び電話機を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１の発明は、静電容量型タッチスイッチであって、スイッチ電極と、前記スイッチ電極の表裏に配置される２つの表面パネルと、前記スイッチ電極から送られる静電容量を測定する制御基板と、を備え、前記２つの表面パネルは、導電体が接触した際の前記静電容量を相違させ、前記制御基板は、前記静電容量の差に基づいて、前記スイッチ電極の表裏いずれの側からタッチ操作されたかを検出することを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の静電容量型タッチスイッチであって、前記２つの表面パネルは、同じ材料で厚みが異なることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１に記載の静電容量型タッチスイッチであって、前記２つの表面パネルは、誘電率の異なる材料で形成されたことを特徴とする。

また、請求項４の発明は、電話機であって、請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電容量型タッチスイッチを操作部に用いたことを特徴とする。

本発明によれば、複数の入力キーが配置される操作部であっても、各入力キーの面方向の大きさや、配置可能な入力キーの数を確保しつつ、厚み方向及び面方向の小型化が図れる静電容量型タッチスイッチ及び電話機を提供することができる。

本発明の実施形態に係る静電容量型タッチスイッチが適用された電話機の斜視図である。 第１操作面を正面にした状態を示す電話機の正面図である。 図２の状態を背面側から見た電話機の背面図である。 第２操作面を正面にした状態を示す電話機の正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係る静電容量型タッチスイッチの構成を示すブロック図である。 入力キー操作時の表裏判定手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る静電容量型タッチセンサが適用されたドア用暗証番号入力パネルを示す図であり、（ａ）はドア用暗証番号入力パネルの第１操作面を示すドアの正面図、（ｂ）はドア用暗証番号入力パネルの第２操作面を示すドアの背面図である。

以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付して説明する。

［電話機］
図１は、本発明の実施形態に係る静電容量型タッチスイッチが適用された電話機の斜視図である。
図１に示す電話機１は、例えば、固定電話機の子機として構成されたものであり、それぞれ独立的に形成された、電話機本体２０と、ハンドセット３０と、支持台４０と、を備えている。

支持台４０は、電話機本体２０を台上に立て掛け状態に支持する。電話機本体２０には、ハンドセット支持部３１（図２参照）が設けられ、ハンドセット支持部３１には、接点式又は無接点式の充電器が設けられており、電話機本体２０に立て掛け状に支持されたハンドセット３０の内蔵バッテリ（図示せず）を充電するように構成されている。
支持台４０の中央部には、上方に突出する柱状の立て掛け支持部（図示せず）が立設されており、この立て掛け支持部によって電話機本体２０が立て掛け状に支持される。

ハンドセット３０は、電話機本体２０と無線で通信するコードレス受話器であり、電話機本体２０に形成される立て掛け用凹部２１（図１及び図４参照）に下端部を差し込むことにより、電話機本体２０に立て掛け状に支持される。

電話機本体２０は、固定電話機の親機（図示せず）と有線で接続される子機であり、ハンドセット３０とは無線で通信される。電話機本体２０は、複数の入力キー２３が配置された操作部２４を備えるとともに、これらの入力キー２３の操作に応じて各種の電話機能を動作させる。
なお、電話機本体２０の各種の電話機能は、本発明の要部ではないため、説明を省略する。

図２は、第１操作面を正面にした状態を示す電話機の正面図、図３は、図２の状態を背面側から見た電話機の背面図、図４は、第２操作面を正面にした状態を示す電話機の正面図である。
図１〜図４に示すように、操作部２４は、電話機本体２０の第１の面２０ａ（表側の面）に設けられる第１操作面２４ａと、電話機本体２０の第２の面２０ｂ（裏側の面）に設けられる第２操作面２４ｂと、を備える。

第１操作面２４ａには、縦横に並ぶ複数個（例えば、１２個＝縦４個×横３個）の入力キー２３が配置される一方、第２操作面２４ｂにも、縦横に並ぶ複数個（例えば、１２個＝縦４個×横３個）の入力キー２３が配置されている。
第１操作面２４ａに配置される入力キー２３と、第２操作面２４ｂに配置される入力キー２３とは、その位置が電話機本体２０の厚み方向において互いに重合している。

例えば、第１操作面２４ａの「１」の入力キー２３の裏側に、第２操作面２４ｂの「スピーカ」の入力キー２３が位置し、第１操作面２４ａの「２」の入力キー２３の裏側に、第２操作面２４ｂの「発信」の入力キー２３が位置し、第１操作面２４ａの「３」の入力キー２３の裏側に、第２操作面２４ｂの「保留」の入力キー２３が位置し、第１操作面２４ａの「４」の入力キー２３の裏側に、第２操作面２４ｂの「短縮７」の入力キー２３が位置し、第１操作面２４ａの「５」の入力キー２３の裏側に、第２操作面２４ｂの「短縮８」の入力キー２３が位置し、第１操作面２４ａの「６」の入力キー２３の裏側に、第２操作面２４ｂの「機能」の入力キー２３が位置し、第１操作面２４ａの「７」の入力キー２３の裏側に、第２操作面２４ｂの「短縮４」の入力キー２３が位置し、第１操作面２４ａの「８」の入力キー２３の裏側に、第２操作面２４ｂの「短縮５」の入力キー２３が位置し、第１操作面２４ａの「９」の入力キー２３の裏側に、第２操作面２４ｂの「短縮６」の入力キー２３が位置し、第１操作面２４ａの「＊」の入力キー２３の裏側に、第２操作面２４ｂの「短縮１」の入力キー２３が位置し、第１操作面２４ａの「０」の入力キー２３の裏側に、第２操作面２４ｂの「短縮２」の入力キー２３が位置し、第１操作面２４ａの「＃」の入力キー２３の裏側に、第２操作面２４ｂの「短縮３」の入力キー２３が位置している。

そして、操作部２４は、ハンドセット支持部３１を軸（図２のＸ軸参照）に、図２に矢印で示しように回転可能であり、図２のように第１操作面２４ａを表側にしたり、図４のように第２操作面２４ｂを表側にして固定することが可能である。
このような操作部２４によれば、複数の入力キー２３を表裏両面に配置することにより、一方の面にすべての入力キー２３を配置する場合に比べて面方向の小型化が実現されることになり、さらに、本実施形態の電話機１では、後述する静電容量型タッチスイッチ５０を用いて操作部２４を構成することにより、厚み方向の小型化（薄型化）も実現される。
以下、図５〜図７を参照しながら、本発明の実施形態に係る静電容量型タッチスイッチ５０について説明する。

［静電容量型タッチスイッチ］
図５は、図１のＡ−Ａ断面図、図６は、本発明の実施形態に係る静電容量型タッチスイッチの構成を示すブロック図、図７は、入力キー操作時の表裏判定手順を示すフローチャートである。
図５及び図６に示すように、静電容量型タッチスイッチ５０は、スイッチ電極５１と、スイッチ電極５１の表裏に配置される２つの表面パネル５２、５３と、スイッチ電極５１から送られる静電容量を測定する制御基板５４と、を備える。

スイッチ電極５１は、フレキシブル基板等からなるセンサシート５１ａ上に形成され、２つの表面パネル５２、５３間に配置される。
例えば、前述した電話機１の操作部２４に適用する場合は、縦横に並ぶ１２個のスイッチ電極５１が形成されたセンサシート５１ａを２つの表面パネル５２、５３間に配置する。

２つの表面パネル５２、５３は、静電容量型タッチスイッチ５０の誘電体として機能する絶縁性板材であり、表面パネル５２、５３を介してスイッチ電極５１を指でタッチ操作すると、導電体である指とスイッチ電極５１との間にコンデンサが形成され、その静電容量が制御基板５４で測定されることにより、当該スイッチ電極５１に対するタッチ操作が検出される。
そして、静電容量型タッチスイッチ５０では、スイッチ電極５１の表裏に２つの表面パネル５２、５３を配置しているので、１つのスイッチ電極５１に対して２方向からのタッチ操作が許容される。

２つの表面パネル５２、５３は、導電体である指が接触した際の静電容量が相違している。
例えば、図５に示すように、２つの表面パネル５２、５３を同じ材料で形成するとともに、一方の表面パネル５２の厚みをＴ１、他方の表面パネル５３の厚みをＴ２（Ｔ２＞Ｔ１）とすることにより、一方の表面パネル５２の静電容量（例えば、３５〜５０ｐＦ）を他方の表面パネル５３の静電容量（例えば、１０〜２５ｐＦ）よりも大きくする。

なお、２つの表面パネル５２、５３を誘電率の異なる材料（例えば、ガラスとアクリル）で形成することにより、２つの表面パネル５２、５３の静電容量を相違させてもよい。
また、本実施形態では、各表面パネル５２、５３をそれぞれ１枚のパネル材で形成しているが、各表面パネル５２、５３は、複数のパネル材を積層して形成されるものであってもよく、この場合には、パネル材の積層枚数の違いや、積層するパネル材の材料の違いに基づいて、２つの表面パネル５２、５３の静電容量を相違させることができる。

このような表面パネル５２、５３によれば、スイッチ電極５１が表側からタッチ操作された場合の静電容量と、スイッチ電極１が裏側からタッチ操作された場合の静電容量とを相違させるので、制御基板５４は、測定した静電容量の差に基づいて、スイッチ電極５１に対するタッチ操作方向を判定することが可能になる。

図６に示すように、制御基板５４は、スイッチ電極５１から送られてくる静電容量を測定する静電容量測定部５５と、静電容量測定部５５に接続するスイッチ電極５１を選択的に切り替える切替スイッチ部５６と、静電容量測定部５５により測定された静電容量の大きさに基づいて、表裏いずれの側からタッチ操作されたかを判定する表裏判定部５７と、切替スイッチ部５６を時間単位で順次切り替えつつ、表裏判定部５７の判定結果を取得するＣＰＵ５８と、を備える。

静電容量測定部５５は、切替スイッチ部５６の時間単位の切り替えに応じて、すべてのスイッチ電極５１の静電容量をスキャン状に繰り返し測定する。
表裏判定部５７は、静電容量測定部５５から測定結果を入力する毎に、測定された静電容量の大きさに基づいて、表裏いずれの側からタッチ操作されたかを判定し、その判定結果をＣＰＵ５８に出力する。

具体的に説明すると、表裏判定部５７は、図７に示すように、静電容量測定部５５から静電容量測定値Ｘ（ｐＦ）を受け取ると（ステップＳ１）、その操作が表側（表面パネル５２側）からのタッチ操作によるものであるか否かを判定する。
例えば、前述したように、表側の表面パネル５２の静電容量が３５〜５０ｐＦの範囲で設定されている場合は、静電容量測定値Ｘが３５より大きく、且つ、５０よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ２）。
そして、静電容量測定値Ｘが３５より大きく、且つ、５０よりも小さい場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、表裏判定部５７は、表側からのタッチ操作であると判定し、その判定結果をＣＰＵ５８に出力する（ステップＳ３）。

一方、静電容量測定値Ｘが３５〜５０の範囲に含まれない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、表裏判定部５７は、その操作が裏側（表面パネル５３側）からのタッチ操作によるものであるか否かを判定する。
例えば、前述したように、裏側の表面パネル５３の静電容量が１０〜２５ｐＦの範囲で設定されている場合は、静電容量測定値Ｘが１０より大きく、且つ、２５よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ４）。
そして、静電容量測定値Ｘが１０より大きく、且つ、２５よりも小さい場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、表裏判定部５７は、裏側からのタッチ操作であると判定し、その判定結果をＣＰＵ５８に出力する（ステップＳ５）。
また、静電容量測定値Ｘが１０〜２５の範囲に含まれない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、表裏判定部５７は、ＣＰＵ５８に判定結果を出力しない。

ＣＰＵ５８は、切替スイッチ部５６の切替状態及び表裏判定部５７からの表裏判定結果に基づいて、タッチ操作されたスイッチ電極５１及びそのタッチ操作方向を特定する。
例えば、切替スイッチ部５６の切替状態に基づいて、静電容量測定部５５の測定対象となっているスイッチ電極５１を特定するとともに、表裏判定部５７から入力される表裏判定結果に基づいて、当該スイッチ電極５１が表裏いずれの側からタッチ操作されたかを特定する。

以上のような静電容量型タッチスイッチ５０が適用された電話機１によれば、１つのスイッチ電極５１に対し、その表裏両側に入力キー２３を配置できるので、多くの入力キー２３が配置される操作部２４でありながら、各入力キー２３の面方向の大きさや、配置可能な入力キー２３の数を確保しつつ、厚み方向及び面方向の小型化が図れる。
また、スイッチ電極５１を表裏で活用することで、通常、１つのスイッチに対して１つのスイッチ電極が必要なところ、１つのスイッチ電極５１で、表裏に１ずつ、合計２つのスイッチを構成することが可能となる。

つぎに、本発明の実施形態に係る静電容量型タッチスイッチ５０が適用されたドア用暗証番号入力パネル６０について、図８を参照して説明する。

図８は、本発明の実施形態に係る静電容量型タッチセンサが適用されたドア用暗証番号入力パネルを示す図であり、（ａ）はドア用暗証番号入力パネルの第１操作面を示すドアの正面図、（ｂ）はドア用暗証番号入力パネルの第２操作面を示すドアの背面図である。
図８に示すドア２には、ドア用暗証番号入力パネル６０と、ドア用暗証番号入力パネル６０のタッチ操作で入力された暗証番号が正規の暗証番号と一致する場合にドア２の施錠や開錠を行う電子錠（図示せず）と、が設けられている。

従来、このような暗証番号入力式の電子錠システムでは、部屋の内側と外側の２箇所に別々の暗証番号入力ユニットを設ける必要があったが、本実施形態では、１つのドア用暗証番号入力パネル６０を設けるだけで、部屋の内側と外側のいずれからでも施錠や開錠を行うことが可能になる。

具体的に説明すると、ドア２には、部屋の内外を連通させる開口部２ａが形成されており、この開口部２ａを塞ぐようにドア用暗証番号入力パネル６０が取り付けられている。
ドア用暗証番号入力パネル６０は、ドア２が閉じられた状態で部屋の外側を向く第１操作面６０ａと、部屋の内側を向く第２操作面６０ｂと、を備える。

第１操作面６０ａには、縦横に並ぶ複数個（例えば、１２個＝縦４個×横３個）の入力キー６１が配置される一方、第２操作面６０ｂにも、縦横に並ぶ複数個（例えば、１２個＝縦４個×横３個）の入力キー６１が配置されている。
第１操作面６０ａに配置される入力キー６１と、第２操作面６０ｂに配置される入力キー６１とは、その位置がドア用暗証番号入力パネル６０厚み方向において互いに重合している。

例えば、第１操作面６０ａの「１」の入力キー６１の裏側に、第２操作面６０ｂの「３」の入力キー６１が位置し、第１操作面６０ａの「２」の入力キー６１の裏側に、第２操作面６０ｂの「２」の入力キー６１が位置し、第１操作面６０ａの「３」の入力キー６１の裏側に、第２操作面６０ｂの「１」の入力キー６１が位置し、第１操作面６０ａの「４」の入力キー６１の裏側に、第２操作面６０ｂの「６」の入力キー６１が位置し、第１操作面６０ａの「５」の入力キー６１の裏側に、第２操作面６０ｂの「５」の入力キー６１が位置し、第１操作面６０ａの「６」の入力キー６１の裏側に、第２操作面６０ｂの「４」の入力キー６１が位置し、第１操作面６０ａの「７」の入力キー６１の裏側に、第２操作面６０ｂの「９」の入力キー６１が位置し、第１操作面６０ａの「８」の入力キー６１の裏側に、第２操作面６０ｂの「８」の入力キー６１が位置し、第１操作面６０ａの「９」の入力キー６１の裏側に、第２操作面６０ｂの「７」の入力キー６１が位置し、第１操作面６０ａの「クリア」の入力キー６１の裏側に、第２操作面６０ｂの「決定」の入力キー６１が位置し、第１操作面６０ａの「０」の入力キー６１の裏側に、第２操作面６０ｂの「０」の入力キー６１が位置し、第１操作面６０ａの「決定」の入力キー６１の裏側に、第２操作面６０ｂの「クリア」の入力キー６１が位置している。

そして、静電容量型タッチスイッチ５０からなるドア用暗証番号入力パネル６０によれば、その表裏両面に配置される入力キー６１のタッチ操作を静電容量の変化に基づいて検出するだけでなく、静電容量の大きさに基づいて表裏いずれの側からタッチ操作されたかを判定するので、１つのドア用暗証番号入力パネル６０で部屋の内側と外側からドア２の施錠や開錠を行うことが可能になる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１ 電話機
２０ 電話機本体
２３ 入力キー
２４ 操作部
２４ａ 第１操作面
２４ｂ 第２操作面
３０ ハンドセット
３１ ハンドセット支持部
４０ 支持台
５０ 静電容量型タッチスイッチ
５１ スイッチ電極
５２ 表面パネル
５３ 表面パネル
５４ 制御基板
５５ 静電容量測定部
５６ 切替スイッチ部
５７ 表裏判定部
５８ ＣＰＵ
６０ ドア用暗証番号入力パネル
６０ａ 第１操作面
６０ｂ 第２操作面
６１ 入力キー

Claims (4)

1. スイッチ電極と、
   前記スイッチ電極の表裏に配置される２つの表面パネルと、
   前記スイッチ電極から送られる静電容量を測定する制御基板と、を備え、
   前記２つの表面パネルは、導電体が接触した際の前記静電容量を相違させ、
   前記制御基板は、前記静電容量の差に基づいて、前記スイッチ電極の表裏いずれの側からタッチ操作されたかを検出することを特徴とする静電容量型タッチスイッチ。
2. 前記２つの表面パネルは、同じ材料で厚みが異なることを特徴とする請求項１に記載の静電容量型タッチスイッチ。
3. 前記２つの表面パネルは、誘電率の異なる材料で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の静電容量型タッチスイッチ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電容量型タッチスイッチを操作部に用いたことを特徴とする電話機。

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