JP2017147084A - スイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチパネル部材に対するタッチ操作によるタッチ検出が不安定になることを防止することができるスイッチ装置を提供すること。【解決手段】一つの実施形態によれば、スイッチ装置が提供される。実施形態に係るスイッチ装置は、回路基板と積層体と空気層とを備える。回路基板には、ユーザのタッチ操作による静電容量の変化を検知する電極が設けられる。積層体は、回路基板に積層され、タッチ操作を受けるタッチパネル部材を含む。空気層は、回路基板と積層体との間における電極と対応する位置に設けられる。【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、スイッチ装置に関する。

従来、特定箇所にユーザの指などが触れることでスイッチのオン／オフを操作するスイッチ装置として、ユーザの指などと回路基板に設けられた電極との間の静電容量の変化に基づいてオン／オフする静電容量式のスイッチ装置がある（例えば、特許文献１参照）。

かかるスイッチ装置は、回路基板の表面に、ユーザによるタッチ操作を受けるタッチパネル部材を含む積層体が積層される構造である。

特開２０１１−２４２９１０号公報

しかしながら、上記した従来技術に係るスイッチ装置は、例えば、車両への取り付け時や強い押圧などの外部からの応力によって歪んでしまうことがあった。かかる場合、回路基板と積層体を構成する各部材との間に意図しない微小な隙間が生じ、タッチパネル部材に対するタッチ操作によるタッチ検出が不安定になるおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タッチパネル部材に対するタッチ操作によるタッチ検出が不安定になることを防止することができるスイッチ装置を提供することを目的する。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明のスイッチ装置は、回路基板と積層体と空気層とを備える。回路基板には、ユーザのタッチ操作による静電容量の変化を検知する電極が設けられる。積層体は、回路基板に積層され、タッチ操作を受けるタッチパネル部材を含む。空気層は、回路基板と積層体との間における電極と対応する位置に設けられる。

本発明によれば、タッチパネル部材に対するタッチ操作によるタッチ検出が不安定になることを防止することができるスイッチ装置を提供することができる。

図１Ａは、実施形態に係るスイッチ装置の概略断面図である。 図１Ｂは、実施形態に係るスイッチ装置が備える導光体の静電容量の変化を説明する図である。 図２は、実施形態に係るスイッチ装置の適用例を示す図である。 図３は、実施形態に係るスイッチ装置の平面図である。 図４は、実施形態に係るスイッチ装置の分解斜視図である。 図５は、実施形態に係る保持部材とパネル支持部材との当接関係を示す部分図である。 図６は、実施形態に係る図３のＶＩ―ＶＩ線断面模式図である。 図７は、実施形態に係る凹部の配置を示す図である。 図８は、実施形態に係るスイッチ装置が備える各ボタンの感度値を示す図である。 図９Ａは、実施形態の第１変形例に係る凹部の配置を示す図である。 図９Ｂは、実施形態の第２変形例に係る凹部の配置を示す図である。 図１０Ａは、実施形態の第３変形例に係る他の凹部の配置を示す図である。 図１０Ｂは、実施形態の第４変形例に係る他の凹部の配置を示す図である。 図１１は、実施形態に係る図１０ＢのＸＩ―ＸＩ線断面図である。 図１２Ａは、実施形態の第５変形例に係るスイッチ装置の概略断面図である。 図１２Ｂは、実施形態の第６変形例に係るスイッチ装置の概略断面図である。 図１２Ｃは、実施形態の第７変形例に係るスイッチ装置の概略断面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するスイッチ装置の実施形態を詳細に説明する。まず、本発明に係るスイッチ装置の概要について図１Ａおよび図１Ｂを用いて説明した後に、本発明に係るスイッチ装置についての実施形態を図２〜図８を用いて説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１Ａは、実施形態に係るスイッチ装置１の概略断面図である。実施形態に係るスイッチ装置１は、回路基板７と、導光体４と、パネル本体２とを備える。

回路基板７は、表面にユーザのタッチ操作による静電容量の変化を検知する電極７１が設けられる。かかる回路基板７の表面には、導光体４とパネル本体２とが積層して設けられる。

導光体４は、パネル本体２の操作面側に向かって導光する導光部材５０と、導光部材５０の裏面を保持する保持部材４０とを備える。保持部材４０は、回路基板７の表面における電極７１と対向する位置に設けられる。

パネル本体２は、指９などのタッチ操作を受けるタッチパネル部材３０と、タッチパネル部材３０の裏面を支持し、導光体４を収納する内部空間を有するパネル支持部材２０とを備える。

また、実施形態に係るスイッチ装置１は、回路基板７と保持部材４０との間に空気層６を備える。具体的には、スイッチ装置１は、保持部材４０における回路基板７に対向する面の電極７１と対応する位置に、電極７１を覆う空気層６を備える。かかる空気層６は、例えば、厚さが０．１〜０．５ｍｍである。具体的には、空気層６の厚さは、０．２ｍｍ〜０．４ｍｍである。より具体的には、空気層６の厚さは、０．３ｍｍである。

この実施形態では、かかる空気層６は、保持部材４０における回路基板７と対向する面の電極７１と対応する位置に設けられた凹部６０によって形成される空間である。

このように、実施形態に係るスイッチ装置１は、保持部材４０における回路基板７に対向する面の電極７１と対応する位置に設けられた凹部６０によって形成される空気層６を備える。

これにより、実施形態に係るスイッチ装置１は、パネル本体２および回路基板７が外部からの応力によって歪んで、例えば、回路基板７と導光体４との間に意図しない微小な隙間が生じても、空気層６によって導光体４の静電容量の変化率を低く抑えることができる。

したがって、実施形態に係るスイッチ装置１は、導光体４の静電容量の変化率が低いため、タッチパネル部材３０に接触した指９などと電極７１との間の静電容量の変化量が、パネル本体２および回路基板７が歪んでない場合の変化量と略同程度である。

このため、実施形態に係るスイッチ装置１は、パネル本体２および回路基板７が歪んで、回路基板７と導光体４との間に意図しない微小な隙間が生じても、タッチパネル部材３０への指９などのタッチ操作によるタッチ検出が不安定となることを防止することができる。

ここで、図１Ｂを参照して、パネル本体２および回路基板７の歪による変形に伴う導光体４の静電容量の変化について説明する。図１Ｂは、実施形態に係るスイッチ装置１が備える導光体４の静電容量の変化を説明する図である。

図１Ｂ（Ａ１）に示すように、空気層６を備えない一般的なスイッチ装置で、パネル本体２および回路基板７が歪んでいない場合の導光体４の静電容量Ｃ_１１は、下記の式（１）に示す関係式で表すことができる。なお、一般的なスイッチ装置とは、図１Ａにおいて保持部材４０に凹部６０が設けられず、回路基板７が保持部材４０の底面に接しているスイッチ装置１である。
Ｃ_１１＝ε_１・Ｓ_１／ｄ_１…（１）

上記の式（１）において、ε_１は導光体４の誘電率であり、Ｓ_１は導光体４の面積であり、ｄ_１は導光体４の厚さである。

次に、図１Ｂ（Ｂ１）に示すように、一般的なスイッチ装置で、パネル本体２および回路基板７が歪んでいる場合の導光体４の静電容量Ｃ_１２は、上記の式（１）および下記の式（２）に基づいて、下記の式（３）に示す関係式で表すことができる。
１／Ｃ_１２＝１／Ｃ_１１＋１／Ｃ_Δ…（２）
Ｃ_１２＝３ε_２Ｓ_１／（ｄ_１＋３ｄ_３）…（３）

上記の式（２）において、Ｃ_Δはパネル本体２および回路基板７が歪むことによって回路基板７と導光体４との間に生じた微小な隙間における空気の静電容量である。ここでは、空気の誘電率をε_２、微小な隙間の厚さをｄ_３としている。なお、条件としてε_１＝３ε_２である。

そして、一般的なスイッチ装置で、パネル本体２および回路基板７が歪む前後の導光体４の静電容量の変化量（ΔＣ_１＝Ｃ_１１−Ｃ_１２）は、上記の式（１）および式（３）に基づいて、下記の式（４）に示す関係式で表すことができる。
ΔＣ_１＝９ε_２Ｓ_１ｄ_３／ｄ_１（ｄ_１＋３ｄ_３）…（４）

一方、図１Ｂ（Ａ２）に示すように、空気層６を備えるスイッチ装置１で、パネル本体２および回路基板７が歪んでいない場合の導光体４と空気層６とからなる静電容量Ｃ_２１は、上記の式（１）および下記の式（５）に基づいて、下記の式（６）に示す関係式で表すことができる。
１／Ｃ_２１＝１／Ｃ_１１＋１／Ｃ_２２…（５）
Ｃ_２１＝３ε_２Ｓ_１／（ｄ_１＋３ｄ_２）…（６）

上記の式（５）において、Ｃ_２２は空気層６の静電容量である。また、上記の式（６）において、ｄ_２は空気層６の厚さである。

次に、図１Ｂ（Ｂ２）に示すように、空気層６を備えるスイッチ装置１で、パネル本体２および回路基板７が歪んでいる場合の導光体４と空気層６とからなる静電容量Ｃ_２２は、上記の式（６）および下記の式（７）に基づいて、下記の式（８）に示す関係式で表すことができる。
１／Ｃ_２２＝１／Ｃ_２１＋１／Ｃ_Δ…（７）
Ｃ_２２＝３ε_２Ｓ_１／（ｄ_１＋３ｄ_２＋３ｄ_３）…（８）

そして、空気層６を備えるスイッチ装置１で、パネル本体２および回路基板７が歪む前後の導光体４と空気層６とからなる静電容量の変化量（ΔＣ_２＝Ｃ_２１−Ｃ_２２）は、上記の式（６）および式（８）に基づいて、下記の式（９）に示す関係式で表すことができる。
ΔＣ_２＝９ε_２Ｓ_１ｄ_３／（ｄ_１＋３ｄ_２）（ｄ_１＋３ｄ_２＋３ｄ_３）…（９）

上述の結果から、一般的なスイッチ装置における導光体４の静電容量の変化量（上記の式（４））と、スイッチ装置１における導光体４と空気層６とからなる静電容量の変化量（上記の式（９））とを比較した場合、導光体４と空気層６とからなる静電容量の変化量の方が小さいことが分かる。

したがって、実施形態に係るスイッチ装置１は、空気層６を備えることで、導光体４の静電容量の変化率を低く抑えることができ、パネル本体２および回路基板７が歪んでもタッチパネル部材３０への指９などのタッチ操作によるタッチ検出が安定する。

次に、実施形態に係るスイッチ装置１の適用例について図２を参照して説明する。図２は、実施形態に係るスイッチ装置１の適用例を示す図である。

図２に示すように、車両１００には、車載装置１０が搭載される。車載装置１０は、表示装置１１と上記したスイッチ装置１とを備える。

表示装置１１は、例えば、液晶ディスプレイなどであり、車両１００のインスルメントパネル１０１（以下、インパネ１０１と記載する）に固定される。また、表示装置１１は、ナビゲーション装置（図示せず）などに接続され、ナビゲーション情報やワンセグ放送などを表示する。

スイッチ装置１は、車両１００のインパネ１０１に固定される。また、スイッチ装置１は、オーディオ装置（図示せず）などに接続され、ラジオ局の選択操作やＣＤ（Compact Disk）の曲目選択操作などを行う。このように、スイッチ装置１は、ユーザのオーディオ装置に対する操作指示などが入力される入力装置として機能する。

ところで、例えば、車両１００のインパネ１０１に従来のスイッチ装置を取り付ける場合に、取り付け時の過度の応力によってスイッチ装置本体が歪んでしまうことがあった。

そのため、スイッチ装置のパネル本体および回路基板が外部からの応力によって歪んで、回路基板と導光体との間に意図しない微小な隙間が生じることかあった。かかるスイッチ装置は、タッチパネル部材に対するタッチ操作によるタッチ検出が不安定であった。

そこで、本実施形態に係るスイッチ装置１では、タッチパネル部材３０に対するタッチ操作によるタッチ検出が不安定になることを防止するために、回路基板７と導光体４との間に空気層６を設けた。

次に、実施形態に係る車両１００のインパネ１０１に取り付けられるスイッチ装置１の詳細な構造について、図３〜図７を参照して説明する。

なお、図３〜図７においては、説明の便宜のため、鉛直上向きを正方向、鉛直下向きを負方向とするＺ軸、スイッチ装置１の短手（厚さ）方向をＹ軸、スイッチ装置１の長手方向をＸ軸とした３次元の直交座標系を図示している。

また、スイッチ装置１が車両１００のインパネ１０１に取り付けられた状態にあるとき、直交座標系のＸ軸は車両１００の左右方向であり、Ｙ軸は車両１００の前後方向となる。

また、以下の説明では、「Ｘ軸方向」「Ｙ軸方向」「Ｚ軸方向」などの表現を用いるが、これはスイッチ装置１が図示された状態で車両１００のインパネ１０１に取り付けられたときの「Ｘ軸方向」「Ｙ軸方向」「Ｚ軸方向」を意味するものであって、方向を限定するものではない。

先ず、図３および図４を参照してスイッチ装置１について説明する。図３は、実施形態に係るスイッチ装置１の平面図である。図４は、実施形態に係るスイッチ装置１の分解斜視図である。なお、図３および図４では、インパネ１０１の図示を省略した。

図３および図４に示すように、スイッチ装置１は、パネル本体２と、回路基板７と、パネル本体２と回路基板７との間に設けられる導光体４（４ａ，４ｂ）とを備える。

パネル本体２は、パネル支持部材２０と、タッチパネル部材３０とを備える。パネル支持部材２０は、タッチパネル部材３０の裏面周縁部を支持する。タッチパネル部材３０は、表面におけるＸ軸方向の一端側および他端側に、操作表示３１（３１ａ，３１ｂ）を備える。操作表示３１（３１ａ，３１ｂ）は、ユーザがスイッチ装置１を動作させるための指示を行うときに、例えば、指などで触れて指示を受け付ける。

操作表示３１（３１ａ，３１ｂ）には、後述する回路基板７に設けられる複数の電極７１（図４参照）の位置にそれぞれ対応して、ＴＵＮＥ，ＥＮＴＥＲ，ＭＯＤＥ，ＶＯＬ，ＣＨ・ＦＬＤなどの指示内容を示す図柄が形成される。

パネル支持部材２０は、操作表示３１（３１ａ，３１ｂ）に対応する位置に、導光体４を図示しない収納空間に収納することで、導光体４の表面とタッチパネル部材３０の裏面とが当接する開口部２１（２１ａ，２１ｂ）を有する。

回路基板７は、表面におけるＸ軸方向の一端側および他端側に、タッチセンサとして機能する複数の電極７１（７１ａ，７１ｂ）を備える。具体的には、電極７１（７１ａ，７１ｂ）は、回路基板７の表面におけるＸ軸方向の一端側および他端側にアレイ状に配置される。この例では、電極７１（７１ａ，７１ｂ）は、Ｚ軸方向に沿って４行２列に配置される。

また、回路基板７は、タッチセンサとして電極７１（７１ａ，７１ｂ）以外の要素を備えるが、説明の便宜上図示および説明を省略する。かかるタッチセンサは、静電容量型のもので、電極７１（７１ａ，７１ｂ）にユーザの指などが近づくと、電極７１（７１ａ，７１ｂ）と指などとの間の静電容量が変化することを利用して、電極７１（７１ａ，７１ｂ）と対応する操作表示３１（３１ａ，３１ｂ）部分への接触を検知する。

また、回路基板７は、表面におけるＺ軸方向の一端側の両縁部に光源７２（７２ａ，７２ｂ）を備える。光源７２（７２ａ，７２ｂ）は、導光体４（４ａ，４ｂ）を介してタッチパネル部材３０の操作表示３１（３１ａ，３１ｂ）に光を照射する。光源７２（７２ａ，７２ｂ）としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emission Device）などを用いることができる。

導光体４（４ａ，４ｂ）は、回路基板７の表面におけるＸ軸方向の一端側および他端側に設けられる。具体的には、導光体４ａは回路基板７の表面におけるＸ軸方向の一端側に電極７１ａを覆うように設けられ、導光体４ｂは回路基板７の表面におけるＸ軸方向の他端側に電極７１ｂを覆うように設けられる。

導光体４（４ａ，４ｂ）は、導光部材５０と、保持部材４０とを備える。導光部材５０は、光透過率の高い誘電体材料、例えば、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂などにより形成された略立方形状の部材である。

かかる導光部材５０は、表面がＸＺ軸平面に沿って平行な平面状となっており、裏面がＺ軸の正方向から負方向へ下り勾配となる傾斜を有する平面状となっている。また、導光部材５０は、Ｘ軸方向の両側面の各２箇所に、保持部材４０を係合するための係合部５１を有する。

保持部材４０は、導光部材５０の傾斜面（裏面）を保持する。また、保持部材４０は、例えば、ポリカーボネート樹脂やＡＢＳ樹脂またはそれらの混合物（ポリマーアロイ）などにより形成された略方形板状の部材である。

かかる保持部材４０は、壁部４１と、被係合部４２とを備える。壁部４１は、Ｘ軸方向の両縁部に、ＹＺ軸平面に沿って立設し、導光部材５０の側面に当接する略方形板状に形成される。被係合部４２は、Ｘ軸方向の両縁部における壁部４１を挟む２箇所の位置に形成され、導光部材５０の各係合部５１とそれぞれ係合する。

また、保持部材４０は、壁部５をさらに備える。壁部５は、Ｘ軸方向の両縁部における被係合部４２を挟む２箇所の位置に形成され、パネル支持部材２０との当接によって弾性変形する。また、壁部５は、環状に形成された弾性部４４と、パネル支持部材２０の裏面と当接する凸部４３とを有する。

ここで、図５を参照して壁部５の機能について説明する。図５は、実施形態に係る保持部材４０とパネル支持部材２０との当接関係を示す部分図である。

図５に示すように、スイッチ装置１が車両１００のインパネ１０１に取り付けられると、パネル支持部材２０から回路基板７側へ押し付ける力Ｆが作用する。壁部５の弾性部４４は、凸部４３において上記した力Ｆが作用されて弾性変形し、保持部材４０を回路基板７へ押し付ける。この押し付けにより、保持部材４０と回路基板７との間が密着することとなる。

これにより、実施形態に係るスイッチ装置１は、異音の発生を防止することができる。すなわち、例えば、保持部材４０と回路基板７との間に隙間が生じていると、車両１００の走行中の振動によって異音が生じることが、実施形態に係るスイッチ装置１は、上記のように保持部材４０と回路基板７とが密着しているため、異音を防止することができる。

図４の説明に戻って、保持部材４０は、表面がＺ軸の正方向から負方向へ上り勾配となる傾斜を有する平面状となっており、裏面がＸＺ軸平面に沿って平行な平面状となっている。また、保持部材４０の裏面には、回路基板７の表面に配置された電極７１（７１ａ，７１ｂ）と対応するように後述する凹部６０（図６および図７参照）が形成される。

ここで、図６および図７を参照して保持部材４０の裏面に形成される凹部６０について説明する。図６は、実施形態に係る図３のＶＩ―ＶＩ線断面模式図である。図７は、実施形態に係る凹部６０の配置を示す図である。

なお、図６および図７に示す構成要素のうち、図３および図４に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、図３および図４に示す符号と同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。

図６に示すように、パネル支持部材２０は、パネル支持部材２０の裏面部にＹＺ軸平面およびＹＸ軸平面に立設した収納枠部２２を備え、かかる収納枠部２２によって内部空間２３が形成される。内部空間２３には、回路基板７の表面に積層された導光体４（４ａ）が収納される。そして、導光体４（４ａ）を構成する保持部材４０の裏面には、回路基板７の表面に配置された複数の電極７１（７１ａ）と対応するように２つの凹部６０ａ，６０ｂが形成される。

具体的には、図７に示すように、保持部材４０の裏面には、回路基板７の表面におけるＺ軸方向に沿って並んだ内方の４つの電極７１ａおよび外方の４つの電極７１ａを覆うように凹部６０ａ，６０ｂがそれぞれ形成される。なお、図７においては、理解の便宜のため、保持部材４０の図示を省略するとともに、凹部６０を破線で示している。

この実施形態では、保持部材４０の裏面に設けられた凹部６０ａ，６０ｂによって形成された空間によって空気層６ａ，６ｂが形成される。つまり、かかる空気層６ａ，６ｂは、保持部材４０と回路基板７との間に設けられるとともに、回路基板７の表面におけるＺ軸方向に沿って並んだ内方の４つの電極７１ａおよび外方の４つの電極７１ａを覆うようにそれぞれ設けられる。

なお、上述では、回路基板７の表面におけるＸ軸方向の一端側に積層された導光体４（４ａ）について説明しているが、回路基板７の表面におけるＸ軸方向の他端側に積層された導光体４（４ｂ）についても上述と同様の構成である。つまり、導光体４（４ｂ）を構成する保持部材４０の裏面には、回路基板７の表面に配置された複数の電極７１（７１ｂ）と対応するように２つの凹部６０（６０ａ，６０ｂ）が形成される。

上述の実施形態に係るスイッチ装置１は、保持部材４０と回路基板７との間に、回路基板７の表面におけるＺ軸方向に沿って並んだ内方の４つの電極７１ａおよび外方の４つの電極７１ａをそれぞれ覆う空気層６ａ，６ｂを備える。

これにより、実施形態に係るスイッチ装置１は、車両１００のインパネ１０１への取り付け時の過度の応力によってパネル本体２および回路基板７が歪んで、例えば、回路基板７と保持部材４０との間に意図しない微小な隙間が生じても、空気層６ａ，６ｂによって導光体４（４ａ）の静電容量の変化率を低く抑えることができる。

したがって、実施形態に係るスイッチ装置１は、導光体４（４ａ，４ｂ）の静電容量の変化率が低いため、タッチパネル部材３０に接触した指などと電極７１（７１ａ，７１ｂ）との間の静電容量の変化量が、パネル本体２および回路基板７が歪んでない場合の変化量と略同程度である。

このため、実施形態に係るスイッチ装置１は、パネル本体２および回路基板７が歪んで、回路基板７と導光体４（４ａ，４ｂ）との間に意図しない微小な隙間が生じても、タッチパネル部材３０への指などのタッチ操作によるタッチ検出が不安定となることを防止することができる。

ここで、車両１００のインパネ１０１に取り付けられたスイッチ装置１の動作を評価した試験結果について図８を参照して説明する。図８は、実施形態に係るスイッチ装置１が備える各ボタンの感度値を示す図である。

図８において、縦軸は感度値を示し、横軸はボタン位置を示している。ボタン位置Ｐ１〜Ｐ８は、図７に示す回路基板７の表面における内方の４つの電極７１ａに対応して４つのボタン位置Ｐ１〜Ｐ４を設定し、回路基板７の表面における外方の４つの電極７１ａに対応して４つのボタン位置Ｐ５〜Ｐ８を設定した。

また、図８の縦軸に示すＶは、スイッチ装置１のタッチパネル部材３０における操作表示３１に指などが接触するとオン動作するしきい値である。実験は、図３に示すスイッチ装置１において、タッチパネル部材３０の操作表示３１箇所ではない中央箇所を指で押圧して、ボタン位置Ｐ１〜Ｐ８の感度値を測定した。なお、この実験における空気層６ａ，６ｂの厚さは、０．３ｍｍとした。図８の黒色の棒グラフで示すように、ボタン位置Ｐ１〜Ｐ８の感度値は、しきい値Ｖを越えていないことが分かる。

一方、保持部材４０と回路基板７との間に空気層６ａ，６ｂを備えない一般的なスイッチ装置についても上記と同様の実験を行った。その結果を図８の白色の棒グラフで示す。図８に示すように、一般的なスイッチ装置では、ボタン位置Ｐ１〜Ｐ８の感度値が、しきい値Ｖを大きく越えていることが分かった。つまり、一般のスイッチ装置は、ボタン位置Ｐ１〜Ｐ８とは関係ない中央箇所を指で押圧しても誤検知するほど感度値が高いことが分かった。

このように、保持部材４０と回路基板７との間に空気層６ａ，６ｂを設けることで、ボタン位置Ｐ１〜Ｐ８とは関係ない中央箇所を指で押圧しても誤検知しないため、タッチパネル部材３０への指などのタッチ操作による誤動作を抑制することができることが分かる。

なお、上記では、凹部６０ａ，６０ｂの配置位置について、図７を用いて説明したが、これはあくまでも例示であって限定されるものではない。

また、空気層６ａ，６ｂの厚さは、静電気以外のノイズのしきい値よりも高い感度値を維持することができる厚み以下に設定することが好ましい。また、空気層６ａ，６ｂの厚さは、スイッチ装置１の経年変化および製造・組み付け誤差により空気層６ａ，６ｂの厚さが薄く、もしくは、無くならないように、その分を考慮して余裕を持った厚さとしてもよい。

また、空気層６ａ，６ｂは、ＴＵＮＥ，ＥＮＴＥＲ，ＭＯＤＥ，ＶＯＬ，ＣＨ・ＦＬＤなどの指示内容を示す図柄が形成される各操作領域（各操作ボタン）の周囲をそれぞれ囲むように形成されることが好ましい。

次に、図９Ａおよび図９Ｂを参照して凹部の配置の第１変形例および第２変形例について説明する。図９Ａは、実施形態の第１変形例に係る凹部６０ｃの配置を示す図である。図９Ｂは、実施形態の第２変形例に係る凹部６０ｄの配置を示す図である。

なお、図９Ａおよび図９Ｂに示す構成要素のうち、図７に示す構成要素と同じ構成要素については、図７に示す符号と同一の符号を付すことにより、ここではその説明を省略する。また、図９Ａおよび図９Ｂにおいても、理解の便宜のため、保持部材４０の図示を省略するとともに、凹部６０を破線で示している。

図９Ａに示すように、第１変形例に係るスイッチ装置１ａにあっては、凹部６０ｃを１つ備えるようにした。かかる凹部６０ｃは、保持部材４０の裏面に、回路基板７の表面におけるＺ軸方向に沿って４行２列に配置される８つの電極７１（７１ａ）を全て覆うように設けられる。

この第１変形例では、保持部材４０の裏面に設けられた１つの凹部６０ｃによって形成された空間によって１つの空気層６ｃが形成される。つまり、かかる空気層６ｃは、保持部材４０と回路基板７との間に設けられるとともに、回路基板７の表面におけるＺ軸方向に沿って４行２列に配置される８つの電極７１（７１ａ）を全て覆うように設けられる。

上述の第１変形例に係るスイッチ装置１ａは、保持部材４０と回路基板７との間に設けられた空気層６ｃを備える。したがって、かかるスイッチ装置１ａは、パネル本体２および回路基板７が歪んで、回路基板７と導光体４との間に意図しない微小な隙間が生じても、タッチパネル部材３０への指などのタッチ操作によるタッチ検出が不安定となることを防止することができる。

また、かかるスイッチ装置１ａは、空気層６ｃが回路基板７の表面におけるＺ軸方向に沿って４行２列に配置される８つの電極７１（７１ａ）を全て覆っているため、空気層６ｃによって導光体４（４ａ）の静電容量の変化率のばらつきを抑えることができる。

また、図９Ｂに示すように、第２変形例に係るスイッチ装置１ｂにあっては、凹部６０ｄが、保持部材４０の裏面に、回路基板７の表面におけるＺ軸方向に沿って４行２列に配置される８つの電極７１（７１ａ）にそれぞれ対応して設けられるようにした。

この第２変形例では、保持部材４０の裏面に設けられた８つの凹部６０ｄによって形成された空間によって８つの空気層６ｄが形成される。つまり、かかる空気層６ｄは、保持部材４０と回路基板７との間に設けられるとともに、回路基板７の表面におけるＺ軸方向に沿って４行２列に配置される８つの電極７１（７１ａ）をそれぞれ覆うように設けられる。

上述の第２変形例に係るスイッチ装置１ｂは、保持部材４０と回路基板７との間に設けられた空気層６ｄを備える。したがって、かかるスイッチ装置１ｂは、パネル本体２および回路基板７が歪んで、回路基板７と導光体４との間に意図しない微小な隙間が生じても、タッチパネル部材３０への指などのタッチ操作によるタッチ検出が不安定となることを防止することができる。

また、かかるスイッチ装置１ｂは、空気層６ｄが回路基板７の表面におけるＺ軸方向に沿って４行２列に配置される８つの電極７１（７１ａ）をそれぞれ覆っているため、隣接する電極７１（７１ａ）間の誤動作をより確実に防止することができる。

具体的には、凹部８０によって各電極７１（７１ａ）を区画して、電極７１（７１ａ）と電極７１（７１ａ）との間に隔壁を形成することで、押圧などに対する空気層６ｄの変化が小さくなり、隣接する電極７１（７１ａ）間の誤動作をより確実に防止することができる。

なお、上述の実施形態に係るスイッチ装置１，１ｂは、保持部材４０の裏面に、回路基板７の表面に配置される電極７１（７１ａ）と対応するように設けられた凹部６０ａ，６０ｂ，６０ｄを備えるが、この形態に限られない。

他の実施形態に係るスイッチ装置の保持部材４０においては、電極７１と対応するように設けられた凹部に加え、電極７１と対応する領域以外の領域にも凹部を設けられるようにした。

図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して他の凹部９０の配置について説明する。図１０Ａおよび図１０Ｂは、実施形態の第３変形例および第４変形例に係る他の凹部９０の配置を示す図である。

なお、図１０Ａおよび図１０Ｂに示す構成要素のうち、図７および図９Ｂに示す構成要素と同じ構成要素については、図７および図９Ｂに示す符号と同一の符号を付すことにより、ここではその説明を省略する。

図１０Ａに示すように、第３変形例に係るスイッチ装置１ｃは、他の凹部９０を備える。他の凹部９０は、保持部材４０の裏面における凹部６０ａと凹部６０ｂと間の領域に、Ｚ軸方向に沿って設けられる。

この第３変形例では、保持部材４０の裏面に設けられた他の凹部９０によって形成された空間によって中間空気層９１が形成される。つまり、かかる中間空気層９１は、保持部材４０の裏面に設けられた空気層６ａと空気層６ｂとの間に設けられる。

また、図１０Ｂに示すように、第４変形例に係るスイッチ装置１ｄにおいて他の凹部９０は、保持部材４０の裏面における隣接する各凹部６０ｄの間の領域に、Ｚ軸方向およびＸ軸方向に沿って個別に設けられる。

この第４変形例では、保持部材４０の裏面に設けられた複数の他の凹部９０によって形成された複数の空間によって複数の中間空気層９１が形成される。つまり、かかる中間空気層９１は、保持部材４０の裏面に設けられた隣接する各空気層６ｄの間にそれぞれ設けられる。

このように、上述の第３変形例および第４変形例に係るスイッチ装置１ｃ，１ｄは、中間空気層９１が保持部材４０の裏面に設けられた空気層６ａと空気層６ｂとの間、または、保持部材４０の裏面に設けられた隣接する各空気層６ｄの間に設けられる。

したがって、かかるスイッチ装置１ｃ，１ｄは、中間空気層９１が各空気層６ａ，６ｂ，６ｄの間を隔てているため、隣接する電極７１（７１ａ）間の誤動作をより確実に防止することができる。

また、中間空気層９１の厚さは、空気層６ａ，６ｂ，６ｄの厚さよりも大きいことが望ましい。具体的に、図１１を参照して説明する。図１１は、実施形態に係る図１０ＢのＸＩ―ＸＩ線断面図である。図１１に示す構成要素のうち、図６に示す構成要素と同じ構成要素については、図６に示す符号と同一の符号を付すことにより、ここではその説明を省略する。

図１１に示すように、スイッチ装置１ｄは、中間空気層９１の厚さｈ２が空気層６ｄの厚さｈ１よりも大きく形成される。具体的には、空気層６ｄの厚さｈ１が、例えば、０．３ｍｍである場合、中間空気層９１の厚さｈ２が、例えば、１．０ｍｍである。

このように、中間空気層９１の厚さｈ２を空気層６ｄの厚さｈ１よりも大きくすることで、隣接する電極７１（７１ａ）の間の部分では誘電率が小さくなり、指などの接触に対する感度が下がることから、より確実に隣接する電極７１（７１ａ）間の誤動作を防止することができる。

また、上述の実施形態では、空気層６が保持部材４０と回路基板７との間に設けられているが、これに限られず、空気層６の配設位置はタッチパネル部材３０と導光部材５０との間、もしくは、導光部材５０と保持部材４０との間などのその他の位置であってもよい。

図１２Ａ、図１２Ｂ、および図１２Ｃを参照して空気層６の配設位置について説明する。図１２Ａは、実施形態の第５変形例に係るスイッチ装置１ｅの概略断面図である。図１２Ｂは、実施形態の第６変形例に係るスイッチ装置１ｆの概略断面図である。図１２Ｃは、実施形態の第７変形例に係るスイッチ装置１ｇの概略断面図である。

なお、図１２Ａ、図１２Ｂ、および図１２Ｃに示す構成要素のうち、図１に示す構成要素と同じ構成要素については、図１に示す符号と同一の符号を付すことにより、ここではその説明を省略する。

図１２Ａに示すように、空気層６がタッチパネル部材３０と導光部材５０との間に設けられる場合には、導光部材５０の表面における回路基板７の電極７１と対応する位置に設けられた凹部６０によって空間が形成される。

また、図１２Ｂおよび図１２Ｃに示すように、空気層６が導光部材５０と保持部材４０との間に設けられる場合には、導光部材５０の裏面における回路基板７の電極７１と対応する位置に設けられた凹部６０（図１２Ｂ参照）、もしくは、保持部材４０の表面における回路基板７の電極７１と対応する位置に設けられた凹部６０（図１２Ｃ参照）によって空間が形成される。

いずれの場合であっても、かかるスイッチ装置１ｅ〜１ｇは、パネル本体２および回路基板７が歪んで、回路基板７と導光体４との間に意図しない微小な隙間が生じても、タッチパネル部材３０への指などのタッチ操作によるタッチ検出が不安定となることを防止することができる。

また、上述の実施形態に係るスイッチ装置，１ａ〜１ｇは、タッチパネル部材３０の表面が予め意図的に形成した曲率を有していてもよい。このような場合であっても、かかるスイッチ装置１，１ａ〜１ｇは、空気層６を備えることで、タッチパネル部材３０への指などのタッチ操作によるタッチ検出が不安定となることを防止することができる。

なお、かかるスイッチ装置１，１ａ〜１ｇにおいて、タッチパネル部材３０の表面の曲率を大きくした場合、タッチパネル部材３０の表面の曲率の大きさに応じて空気層６の厚さを調整してもよい。

また、上述の実施形態に係るスイッチ装置１，１ａ〜１ｇは、導光体４が導光部材５０と保持部材４０とにより別体に構成されるが、導光部材５０と保持部材４０とを一体化した導光体４であってもよい。これにより、部品点数を削減することができ、スイッチ装置１，１ａ〜１ｇの組立工程の簡略化を図ることができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均など物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ スイッチ装置
２ パネル本体
４ 導光体
６ 空気層
７ 回路基板
９ 指
１０ 車載機器
１１ 表示装置
２０ パネル支持部材
３０ タッチパネル部材
４０ 保持部材
５０ 導光部材
６０ 凹部
７１ 電極
１００ 車両
１０１ インスルメントパネル

Claims (10)

1. ユーザのタッチ操作による静電容量の変化を検知する電極が設けられた回路基板と、
   前記回路基板に積層され、前記タッチ操作を受けるタッチパネル部材を含む積層体と、
   前記回路基板と前記積層体との間における前記電極と対応する位置に設けられた空気層と
   を備えることを特徴とするスイッチ装置。
2. 前記積層体は、
   前記タッチパネル部材と前記回路基板との間に配置され、前記タッチパネル部材に向かって導光する導光部材を含み、
   前記空気層は、
   前記導光部材と前記タッチパネル部材との間、および、前記導光部材と前記回路基板との間の少なくとも一方に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
3. 前記空気層は、
   前記導光部材に設けられた凹部によって形成される空間である
   ことを特徴とする請求項２に記載のスイッチ装置。
4. 前記積層体は、
   前記タッチパネル部材と前記回路基板との間に配置され、前記タッチパネル部材に向かって導光する導光部材と、
   前記導光部材と前記回路基板との間に配置され、前記導光部材を保持する保持部材とを含み、
   前記空気層は、
   前記導光部材と前記保持部材との間、および、前記保持部材と前記回路基板との間の少なくとも一方に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載のスイッチ装置。
5. 前記空気層は、
   前記保持部材に設けられた凹部によって形成される空間である
   ことを特徴とする請求項４に記載のスイッチ装置。
6. 前記保持部材は、
   前記タッチパネル部材との当接によって弾性変形する壁部
   を備えることを特徴とする請求項４または５に記載のスイッチ装置。
7. 前記電極は、
   前記回路基板に複数設けられ、
   前記空気層は、
   前記複数の電極にそれぞれ対応して設けられる
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のスイッチ装置。
8. 前記電極は、
   前記回路基板に複数設けられ、
   前記空気層は、
   前記複数の電極のうち少なくとも２つの前記電極に対応するように設けられる
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のスイッチ装置。
9. 前記空気層は、
   少なくとも２つ以上設けられ、
   隣接する前記空気層との間に設けられる中間空気層
   をさらに備えることを特徴とする請求項７または８に記載のスイッチ装置。
10. 前記空気層は、
    厚さが０．１〜０．５ｍｍである
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のスイッチ装置。

Images