JP5960825B2 - 静電容量感知型タッチスイッチ - Google Patents

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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。
韓国特開第10-2011-0094568号公報
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静電パネルの一側に静電パネルと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、前記支持パネルの後面に設けられ、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樹脂の表面及び前記ABS樹脂の表面上に導電性材料を含むめっき層を備え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、前記静電導体の端部は同一線上に備えら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。
従来のタッチスイッチを示す図である。 本発明に係る静電容量感知型タッチスイッチの構成を示す分解斜視図である。 本発明に係る静電容量感知型タッチスイッチの静電導体を示す一側面図である。 組み立てが完了した本発明に係る静電容量感知型タッチスイッチの外観を示す斜視図である。 本発明に係る静電容量感知型タッチスイッチを正面から見た図である。 本発明に係る静電容量感知型タッチスイッチの他実施例を示す分解斜視図である。
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。
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

Claims (8)

  1. 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に隣接した静電パネルの一側に静電パネルと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の後面に設けられ、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。
  2. 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。
  3. 前記第1嵌合部材101は、中心部に四角形状の嵌合穴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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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樹脂の表面及び前記ABS樹脂の表面上に導電性材料を含むめっき層を備え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。
  7. 前記静電導体230は、銀(Ag)、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、ステンレス(ST)、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。
  8. 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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