JP5513908B2 - タッチスイッチ - Google Patents

Description

本発明は、指などのタッチを検出するタッチスイッチに関するものである。

従来より種々のタッチスイッチが開発・開示されている。図６に示す従来のタッチスイッチ５０は、絶縁性の基材５２と、基材５２に設けた複数の電極部５４と、電極部５４を駆動回路に接続する引き出し配線部５６とを備える。必要に応じてタッチスイッチ５０の表面を覆う保護カバーが設けられる。

通常のスイッチとして使用されるタッチスイッチ５０は、ディスプレイの前面に配置するタッチスイッチとは異なり不透明であっても良い。基材５２、電極部５４、引き出し配線部５６、および保護カバーに不透明な樹脂などを使用することができ、大型化も容易である。

大型のタッチスイッチ５０は、机の上に置いて、会議やゲームに使用することが考えられる。この場合、タッチスイッチ５０を折りたたんで収納したり、持ち運べることが好ましい。会議やゲームの終了後に机の上を空けるためである。

しかし、タッチスイッチ５０を形成する基材５２の樹脂や電極部５４の金属は折り曲げることはできない。無理矢理折り曲げると、２つに分断されてしまう。タッチスイッチ５０の収納スペースを広く取る必要があり、持ち運びも不便である。

下記の特許文献１に銀メッキを施した糸で布を形成し、この布を電極部にすることが開示されている。しかし、ミシンでの製造時にミシン針と銀メッキとがこすれて、銀メッキがはがれ落ちるおそれがある。また、銀メッキが露出しており、タッチによる銀メッキの剥離や金属の接触による短絡のおそれがある。特許文献１は、固定されたスイッチとしての使用を考えており、折りたたみや収納などは考慮されていない。

特開２００６−１６４９２５号公報

本発明の目的は、折りたたんで収納したり、容易に持ち運びできるタッチスイッチを提供することにある。

本発明のタッチスイッチは、柔軟性を有する基材と、前記基材の一面上において、導電性の芯線を絶縁材料で被覆した糸条で形成した電極部と、前記電極部から基材の端部に、前記糸条で配線した引き出し配線部とを備える。基材、電極部、および引き出し配線部のいずれも折り曲げることが可能である。

前記基材の内面において、電極部に対応する位置に導電性のシートを設ける。導電性のシートによって、使用環境による電極部の浮遊容量の変化などを低減することができる。

前記電極部を複数有し、一の電極部に接続された引き出し配線部が、他の電極部と基材との層間を通過する。電極部と引き出し配線部とを多層化することができる。

前記基材が布帛であり、該布帛に糸条を縫いつけて電極部と引き出し配線部を形成する。ミシンなどで電極部と引き出し配線部とを形成することができる。

本発明は、基材、電極部、および引き出し配線部を折り曲げ可能な部材で構成するため、折りたたんで収納したり、容易に持ち運びできる。また使用環境による電極部の浮遊容量の変化などを低減し、タッチによる静電容量の検出精度を一定にしている。電極部と引き出し配線部とを積層できるので、引き出し配線部により電極部の大きさを小さくすることもない。そして製造が容易である。

本発明のタッチスイッチの構成を示す図であり、（ａ）は指が接する側の面の図であり、（ｂ）は（ａ）の反対側の面の図である。 糸条の構成を示す図である。 電極部の構成示す図であり、（ａ）は縦横に糸条を配置した図であり、（ｂ）は糸条を斜方向にも配置した図であり、（ｃ）は任意に糸条を配置した図である。 図１（ｂ）の面の他の構成を示す図である。 円形の電極部を使用したタッチスイッチの構成を示す図である。 従来のタッチスイッチの構成を示す図である。

本発明のタッチスイッチについて図面を使用して説明する。図面は模式的に示しており、実物とは異なる場合がある。説明するタッチスイッチは静電容量式のタッチスイッチである。

図１のタッチスイッチ１０は、絶縁性の基材１２と、基材１２の一面上に形成された電極部１４と、電極部１４から延びる引き出し配線部１６とを備える。

基材１２は柔軟性を有する布帛である。布帛の種類としては、綿、麻、絹、合成繊維、またはそれらを混合したものを原糸とする布が挙げられる。布帛は１枚でも良いし、複数枚重ね合わされたものであっても良い。基材１２は、任意の箇所で折り畳みができ、折り目が付きにくい。なお、説明では指が接触する側の面を外面、反対側の面を内面とする。

電極部１４は、導電性の芯線２２を絶縁材料２４で被覆した糸条２０で形成する（図２）。芯線２２としては、ナイロンやポリエステルなど通常合繊に金、銀、銅などを金属メッキした糸が挙げられ、例えば三菱マテリアル株式会社製の、銀被覆ポリエステル「シルファイバー（登録商標）」が挙げられる。また、ステンレスや銀の微細金属繊維と他の繊維との紡績糸があり、例えば帝人株式会社製の、マイクロメタルファイバーとアラミド繊維を撚り合わせた「ソフテレック（登録商標）」が挙げられる。さらに、樹脂フィルム表面にスパッタ等で金属薄膜を形成し、スリットして糸状としたものがあり、例えば株式会社ミューファン製の、真空蒸着で透明ポリエステルフィルムに純銀の被膜をつくり、２枚のフィルムの被膜面を張り合わせて細くカットした糸「ミューファン（登録商標）」が挙げられる。その他、金属マイクロワイヤー、金属フィラーを練りこんだ糸、導電塗料を塗った糸などがある。

芯線２２は単線またはより線であり、糸条２０を柔らかくするためにはより線が好ましい。より線の場合、糸を撚るときに、シリコーンオイルを表面に塗布させると、各糸同士が絶縁され、より線全体としても絶縁された状態とすることができる。

その他の被覆２４の方法としては次のようなものが挙げられる。その一つは、「カバリングヤーン」や「コアヤーン」などと称されるように、芯線２２の周囲を絶縁性の糸で覆う方法がある。絶縁性糸としては、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂，ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂等の合繊や綿等の天然繊維を用いる。また、導電性材料を含む芯線２２に、絶縁性材からなる鞘材を設けたコンジュゲート（複合）糸としてもよい。さらに、導電性繊維表面に絶縁材料をコーティングする方法もある。この場合、絶縁材料として、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂，ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂等を用いる。被覆によって、電極部１４の短絡や断線を防止できる。複数の糸条２０を寄り合わせて１本の糸条にしても良い。

次に電極部１４は、糸条２０を基材１２に縫いつけることによって電極部１４を形成する。電極部１４が所望の形状に形成され、電極部１４の全ての箇所で一様にタッチが検出されるように糸条２０を配置する。例えば、四角形の電極部１４になるように、縦横に糸条２０を配置する方法（図３（ａ））、斜方向に糸条２０を配置する方法（図３（ｂ））、自由に糸条２０を配置する方法（図３（ｃ））が挙げられる。図３のように隙間を作るのではなく、糸条２０を隙間無く縫いつける方法であっても良い（図示せず）。

また、１本の糸条２０ではなく、複数本の糸条２０で１つの電極部１４を形成しても良い。単純な縫いつけではなく、刺繍によって電極部１４を形成しても良い。複数本の糸条２０を使用し、各糸条２０の色を異ならせることによって、電極部１４に模様、色彩、図形、または文字などを施すことができる。会議やゲームで使用するために、タッチする位置を認識し易くできる。複数本の糸条を使用する場合、全ての糸条を図２の糸条２０にする必要はなく、少なくとも１本の糸条を図２の糸条２０にして電極部１４を形成する。

引き出し配線部１６は、電極部１４から基材１２の端部に延びる。引き出し配線部１６は、電極部１４を形成した糸条２０と同じ糸条２０によって形成される。電極部１４と引き出し配線部１６とが確実に電気接続され、製造時に断線されたりすることがない。電極部１４に複数本の糸条２０を使用した場合、同数の糸条２０が引き出し配線部１６に使用される。引き出し配線部１６は、基材１２の端部で駆動回路（図示せず）に接続される。図１（ａ）であれば、基材１２の左端で駆動回路に接続される。

糸条２０と基材１２を同色にすることによって、引き出し配線部１６を目立たなくすることができるし、基材１２とは異なる色の絶縁性樹脂の薄膜を電極部１４の表面に形成して、電極部１４を視認しやすくすることもできる。また、図３のように糸条２０に隙間ができた場合も、印刷によって電極部１４を認識しやすくしても良い。

駆動回路と電極部１４とが、引き出し配線部１６を介して電気的に接続される。駆動回路は、所望の電圧を電極部に印加し、タッチされた電極部１４の静電容量の変化を検知する。

電極部１４と引き出し配線部１６は糸条２０で形成されるため、布帛で形成された基材１２と共に任意の箇所で折り畳みが可能である。タッチスイッチ１０を折りたたんで収納し、持ち運ぶことができる。糸条２０には被覆がなされており、電極部１４の損傷や短絡などを防止できる。

また、複数の電極部１４を縦横に配列する場合、各電極部１４から駆動回路に引き出し配線部１６が延びる。一の電極部１４と駆動回路との間に他の電極部１４がある場合、一の電極部１４から延びる引き出し配線部１６が他の電極部１４を横切ることとなる。この場合、基材１２と電極部１４との層間に引き出し配線部１６が通過するようにする。糸条２０が被覆されているため、電極部１４と引き出し配線部１６との短絡は生じない。電極部１４の静電容量の変化に対して引き出し配線部１６の静電容量の変化が非常に小さいため、誤動作を起こすこともない。従来ある透明のタッチスイッチと比較して引き出し配線部１６の配置場所の自由度が高い。

駆動回路から遠い電極部１４とその電極部１４に接続される引き出し配線部１６から順番に製造する。遠い電極部１４に接続された引き出し配線部１６の上に積層するように近い電極部１４を形成することができる。図１（ａ）であれば、右側の電極部１４とその電極部１４に接続される引き出し配線部１６から製造する。

さらに、図１（ｂ）に示すように、基材１２の内面には、電極部１４に対応する位置に導電性のシート１８を取り付ける。電極部１４と導電性のシート１８が基材１２を介して対向する。導電性のシート１８は薄膜状の導体であり、柔軟性を有するものである。導電性のシート１８として導電性布テープが挙げられるが、図２の糸条２０で布帛を形成して導電性のシート１８としても良い。また、導電性のシート１８は、一定の電位となるようにする。例えば、図２の糸条２０で導電性のシート１８と駆動回路とを接続し、導電性のシート１８に駆動回路のグランドレベルや一定の電位を印加するようにする。

導電性のシート１８はシールド部材としての働きがある。すなわち、タッチスイッチ１０が配置される場所によって電極部１４の平時（タッチの無いとき）の静電容量が異なるのを防止できる。駆動回路は、タッチスイッチ１０の配置場所が変わっても（例えば金属製の机上でも、木製の机上でも）同じように静電容量の変化を検出することができる。

また、電極部１４と導電性のシート１８とが接近しすぎると、電極部１４と導電性のシート１８との静電容量が大きくなる。指などの近接による電極部１４の静電容量の変化を検出しにくくなるため、基材１２と導電性のシート１８との間に絶縁層を形成する。絶縁層は一定の厚みが必要であり、例えばコットン織布を３枚重ねて形成する。絶縁層の厚みは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍが好ましく、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍがより好ましい。この絶縁層は、電極部１４と導電性のシート１８とが短絡するのを防止する働きも有する。なお、厚手の基材１２を使用したり、基材１２を複数枚重ね合わせて、電極部１４と導電性のシート１８とが所定の間隔になるようにしても良い。

図１（ｂ）では、導電性のシート１８は１枚であったが、図４のように、導電性のシート１８は複数枚であっても良い。各導電性のシート１８は、基材１２を介して電極部１４と対向する位置にのみ取り付けられる。また、導電性のシート１８は、電極部１４よりも広い範囲に設けられても良い。

上述した本発明のタッチスイッチ１０は、柔軟性を有する布帛や糸条で構成するため、任意の位置で折り畳みが可能であり、収納や持ち運びが可能である。会議やゲームの時に机上にタッチスイッチ１０を置き、終了後にかたづけることができる。糸条２０は、導電性の芯線２２が露出していないため、電極部１４の損傷や短絡を防止することができる。また、引き出し配線１６が電極部１４に重なるようにして引き回すことが可能であり、引き出し配線部１６の設計が容易である。導電性シート１８によって、平時の静電容量の値を一定にすることができ、安定したタッチ検出が可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが本発明は上記の実施形態に限定されることはない。基材１２を布帛で構成し、電極部１４と引き出し配線部１６とを糸条２０で構成するため、衣類にタッチスイッチ１０を適用しても良い。したがって、基材１２の形状は任意に設計することが可能である。

基材１２は、布帛を使用する以外に、不織布でもよいし、柔軟性を有する平面状の樹脂シートや和紙であってもよい。糸条２０で構成される布帛の電極部１４を樹脂シートなどに接着する。網目状の基材１２であっても良い。網目に糸条２０を縫いつけて電極部１４を形成する。樹脂シートなどは折りたたむのが難しくても、ロール状にして収納することが可能である。

タッチスイッチ１０をディスプレイの前面に配置せず、画面の表示に合わせてタッチされた電極部１４を検出する必要がないため、基材１２の任意の位置に電極部１４を配置しても良い。任意の位置に電極部１４を配置しても、一の電極部１４と駆動回路との間に他の電極部１４があれば、基材１２と他の電極部１４との層間に引き出し配線部１６を通過させることができる。

また、図５のタッチスイッチ１０ｂのように、円形の電極部１４ｂを始めとして種々の形状であっても良い。基材１２の任意の位置に任意の形状の電極部１４を配置することができる。

タッチスイッチ１０は、平面的なスイッチとして用いるばかりでなく、立体の表面、又は表面近くに設けて用いることもできる。例えば置物や人形などの玩具である。置物の形状は、直方体、球形、半球形、物品を真似た形のほか、帯状のものであってもよい。人形であれば、人形の表面の全体又は一部にタッチスイッチ１０を設けて、顔や手足の各部位に触れれば発声したり、発光するようにしてもよい。収納時は手足や腰などを折り曲げることができる。

糸条２０を基材１２に直接縫いつけて電極部１４を形成する以外に、糸条２０で所定形状の布帛を形成し、その布帛の縁部を基材１２に縫いつけたり接着したりする方法であっても良い。

引き出し配線部１６は、基材１２の内面側に配置されても良い。透明のガラス基板や樹脂基板を使用したタッチスイッチとは異なり、基材１２として布帛を使用するため、簡単に基材１２の外側から内面側に引き出し配線部１６を引き回すことができる。基材１２の内面に引き出し配線部１６があるため、タッチスイッチ１０の表面の見栄えが良くなる。基材１２の他面であれば、引き出し配線部１６の位置は任意であり、自由に配線することができる。電極部１４や導電性シート１８と重なる位置であっても、糸条２０の絶縁材料２４によって短絡などはなく、電極部１４の静電容量に影響を与えることもない。

また、従来と同じように、引き出し配線部１６が電極部１４と電極部１４の間を通過するようにしても良い。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

１０、１０ｂ：タッチスイッチ
１２：基材
１４、１４ｂ：電極部
１６：引き出し配線部
１８：導電性のシート
２０：糸条
２２：芯線
２４：絶縁材料

Claims (3)

1. 柔軟性を有する布帛からなる基材と、
   前記基材の一面上において、導電性の芯線を絶縁材料で被覆した糸条で形成した電極部と、
   前記電極部から基材の端部に、前記糸条で配線した引き出し配線部と、
   前記基材の内面において、少なくとも電極部に対応する位置に一定電位に保持され、シールド部材として働く導電性のシートと、
   を備えたタッチスイッチ。
2. 前記電極部を複数有し、一の電極部に接続された引き出し配線部が、他の電極部と基材との層間を通過する請求項１のタッチスイッチ。
3. 前記布帛に糸条を縫いつけて電極部と引き出し配線部を形成した請求項１または２のタッチスイッチ。

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