JP6392420B1 - 静電容量スイッチユニット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正確なタッチ感知を行う静電容量スイッチユニット及びその制御方法を提供する。【解決手段】基板２に設けられるセンシング電極１１０及び送出電極１２０を有するタッチセンシング部１００と、基板に設けられ、タッチセンシング部の感知信号から操作者の接触操作状態を確認し、タッチ出力信号を出力するタッチ制御モジュール２００と、を備える静電容量スイッチユニットであって、送出電極は、タッチ制御モジュールの送出制御信号により送出信号を出力可能であり、センシング電極は、タッチ制御モジュールのセンシング制御信号により信号を感知して、タッチ制御モジュールに伝達し、タッチ制御モジュールは、センシング電極及び送出電極を事前設定方式により活性化させる。【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量スイッチユニット及びその製造方法に係り、さらに詳しくは、より円滑な稼働とコンパクトな配置構造を可能にする、人体の接触をより正確に感知する簡単な構造の静電容量スイッチユニット及びその製造方法に関する。

自動車等の車両には、移動手段としての機能を超えて、使用者にとってより安定的かつ楽な走行状態を提供可能にする、各種の便宜のための手段としての機能が求められている。したがって、車両には多様な便宜のための施設と、これを作動及び制御するための各種のスイッチ、及びこれらの表示装置が設けられる。
多様なスイッチが車両のステアリングホイールに集中して設けられ、運転者の便宜性を増大させているが、場合に応じて、複雑な物理的スイッチの配置は、運転者にとって誤作動を発生させ、または車両のステアリングホイールに視線を固定させるようにし、かえって不注意による事故の危険性を高くすることもあり得る。
このような円滑な操作動作のために、従来の耐久性に劣る機械式スイッチの代わりに、静電式タッチセンシング方式の静電容量スイッチの適用範囲が広がっている。静電式タッチセンシング方法は、通常、自己静電容量方式（Ｓｅｌｆ‐Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）と相互静電容量方式（Ｍｕｔｕａｌ‐Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）が挙げられるが、センシング電極から得た値が変化し、これにより変わる基準値に基づき、センシング電極から得た静電容量値と基準値との差が、特定の閾値を超えた場合、人体がタッチされたと判断し、この場合、従来の基準値は、センシング電極から得た値を反映していない。センシング電極から得た値と基準値との差が、特定の閾値未満となると、基準値がセンシング電極の値を反映し、その瞬間、センサは人体がセンサから離脱したと判断する。
しかしながら、既存の機械式スイッチは、繰り返しの使用による器具とばねのような消耗性部品の磨耗による誤動作または短いライフサイクルを有し、部品の種類と数が多く、工数が多くなってしまう。しかも、従来の静電容量センサを単一のボタンとして用いる場合、自己静電容量乃至相互静電容量の単一方法で用いており、それぞれの場合、温湿度／磁場のような周辺環境の影響を受けやすいという問題点があった。すなわち、水、磁場、電場のような周辺環境が急に大きく変わった場合、既存のアルゴリズムでは、人体がタッチされた判断してしまい、急変した環境が元に戻る前は、アルゴリズムが人体によりタッチされた状態を維持するという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、合成静電容量の測定が可能であり、センシング電極から得た値を基準値に反映し、人体タッチによる信号減衰状態を反映させて、さらに正確なタッチ感知を行わせる、静電容量スイッチユニット及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、基板２に設けられるセンシング電極１１０及び送出電極１２０を有するタッチセンシング部１００と、前記基板２に設けられ、前記タッチセンシング部１００の感知信号から操作者の接触操作状態を確認し、タッチ出力信号を出力するタッチ制御モジュール２００と、を備える静電容量スイッチユニットであって、前記送出電極１２０は、前記タッチ制御モジュール２００の送出制御信号により送出信号を出力可能であり、前記センシング電極１１０は、前記タッチ制御モジュール２００のセンシング制御信号により信号を感知して、前記タッチ制御モジュール２００に伝達し、前記タッチ制御モジュール２００は、前記センシング電極１１０及び前記送出電極１２０を事前設定方式により活性化させることを特徴とする静電容量スイッチユニットを提供する。
前記静電容量スイッチユニットにおいて、前記センシング電極１１０と前記送出電極１２０は、前記基板２の両面にそれぞれ設けられてもよい。
前記静電容量スイッチユニットにおいて、前記センシング電極１１０と前記送出電極１２０は、前記基板２の同一面上に設けられてもよい。
前記静電容量スイッチユニットにおいて、前記送出電極１２０は、前記センシング電極１１０の外周に設けられてもよい。
前記静電容量スイッチユニットにおいて、前記タッチ制御モジュール２００は、前記送出電極１２０に送出制御信号を印加し、前記センシング電極１１０にセンシング制御信号を印加し、前記送出電極１２０及び前記センシング電極１１０を活性化制御するタッチセンサ制御部２１と、前記センシング電極１１０で感知された信号を信号処理する信号処理部２３と、前記信号処理部２３における処理信号を外部に出力する信号出力部２５と、を備えてもよい。
前記静電容量スイッチユニットにおいて、前記タッチセンサ制御部２１は、前記センシング電極１１０を活性化させ、前記送出電極１２０を非活性化させる自己静電容量測定モードを実行してもよい。
前記静電容量スイッチユニットにおいて、前記タッチセンサ制御部２１は、前記センシング電極１１０を非活性化させ、前記送出電極１２０を活性化させる相互静電容量測定モードを実行してもよい。
前記静電容量スイッチユニットにおいて、前記タッチセンサ制御部２１は、前記センシング電極１１０及び前記送出電極１２０を活性化させる合成静電容量測定モードを実行してもよい。

本発明の他の側面によれば、本発明は、基板２に設けられるセンシング電極１１０及び送出電極１２０を有するタッチセンシング部１００と、前記基板２に設けられ、前記タッチセンシング部１００の感知信号から操作者の接触操作状態を確認し、タッチ出力信号を出力するタッチ制御モジュール２００と、を備える静電容量スイッチユニットであって、前記送出電極１２０は、前記タッチ制御モジュール２００の送出制御信号により送出信号を出力可能であり、前記センシング電極１１０は、前記タッチ制御モジュール２００のセンシング制御信号により信号を感知して、前記タッチ制御モジュール２００に伝達し、前記タッチ制御モジュール２００は、前記センシング電極１１０及び前記送出電極１２０を事前設定方式により活性化させることを特徴とする静電容量スイッチユニットを提供する提供ステップ（Ｓ１）と、前記タッチ制御モジュール２００の制御信号により、前記タッチセンシング部１００で操作者の操作有無を感知する感知ステップ（Ｓ１０）と、前記感知ステップ（Ｓ１０）で感知されたセンシング信号を分析・確認し、操作者の接触有無及びタッチ動作の有無を判断する信号パターン分析ステップ（Ｓ２０）と、前記信号パターン分析ステップ（Ｓ２０）で算出されたセンシング信号を用いて、タッチセンシング部１００の基準値を更新する基準値更新ステップ（Ｓ３０）と、前記信号パターン分析ステップ（Ｓ２０）で判断された判断結果により、出力信号を出力するか否かを実行する出力モード実行ステップ（Ｓ４０）と、を含むことを特徴とする静電容量スイッチユニットの制御方法を提供する。
前記静電容量スイッチユニットの制御方法において、前記タッチ制御モジュール２００は、前記送出電極１２０に送出制御信号を印加し、前記センシング電極１１０にセンシング制御信号を印加し、前記送出電極１２０及び前記センシング電極１１０を活性化制御するタッチセンサ制御部２１と、前記センシング電極１１０で感知された信号を信号処理する信号処理部２３と、前記信号処理部２３における処理信号を外部に出力する信号出力部２５と、を備え、前記感知ステップ（Ｓ１０）は、前記タッチセンサ制御部２１が実行させる前記センシング電極１１０を活性化させ、前記送出電極１２０を非活性化させる自己静電容量測定モード感知ステップ（Ｓ１１）、前記センシング電極１１０を非活性化させ、前記送出電極１２０を活性化させる相互静電容量測定モード感知ステップ（Ｓ１３）、及び前記センシング電極１１０及び前記送出電極１２０を活性化させる合成静電容量測定モード感知ステップ（Ｓ１５）の一つ以上を含んでもよい。
前記静電容量スイッチユニットの制御方法において、前記信号パターン分析ステップ（Ｓ２０）は、前記タッチセンシング部１００に操作者の身体が接触したか否かを判断・確認する人体接触確認ステップ（Ｓ２０ａ、Ｓ２１、Ｓ２１１）と、前記人体接触確認ステップ（Ｓ２１、Ｓ２１１）において、人体接触有無の確認結果により、接触状態の持続有無を確認し、操作者のタッチ操作の意志を確認するタッチ操作確認ステップ（Ｓ２３、Ｓ２３１、Ｓ２３３、Ｓ２３５、Ｓ２３７、Ｓ２３９）と、前記タッチ操作確認ステップにおける操作者のタッチ操作意志の確認結果により、タッチセンシング部１００の待機状態を調整する待機状態調整確認ステップ（Ｓ２５、Ｓ２５１）と、を含んでもよい。
前記静電容量スイッチユニットの制御方法において、前記タッチ制御モジュール２００は、初期値を含む事前設定保存データを保存する保存部３０をさらに備え、前記人体接触確認ステップ（Ｓ２０ａ、Ｓ２１、Ｓ２１１）は、前記タッチセンシング部１００が待機状態（ＩＤＬＥ＝ＯＮ）か否かを確認し、前記タッチセンシング部１００の前記センシング電極において、感知信号から実際の静電容量値と基準値との差であるデルタ静電容量値を確認するデルタ静電容量確認ステップ（Ｓ２０ａ）と、前記タッチセンシング部１００が待機状態であり、前記デルタ静電容量値を前記保存部３０の事前設定保存データに含まれる事前設定減衰量と比較して、人体接触の有無を確認する人体接触判断ステップ（Ｓ２１）と、前記人体接触判断ステップ（Ｓ２１）において、前記デルタ静電容量値が前記事前設定減衰量よりもさらに小さな負数である場合、前記タッチセンシング部１００に操作者の身体が接触したとの人体接触（ＨＴ）状態をオンとして確認する人体接触オン設定ステップ（Ｓ２１１）と、を含んでもよい。
前記静電容量スイッチユニットの制御方法において、前記タッチ操作確認ステップ（Ｓ２３、Ｓ２３１、Ｓ２３３、Ｓ２３５、Ｓ２３７、Ｓ２３９）は、前記人体接触確認ステップ（Ｓ２０ａ、Ｓ２１、Ｓ２１１）で確認された前記人体接触状態がオン状態であるか否かを判断する人体接触（ＨＴ）状態判断ステップ（Ｓ２３）と、前記人体接触（ＨＴ）状態判断ステップ（Ｓ２３）で、人体接触状態がオン状態であると判断された場合、前記タッチセンシング部１００の接触状態を示す感知信号が持続するか否かを確認・判断する人体接触維持判断ステップ（Ｓ２３１）と、前記人体接触維持判断ステップ（Ｓ２３１）で接触状態が維持されると判断された場合、前記タッチ制御モジュール２００のカウンタ２７で、接触維持カウンタを増分させる接触維持カウンタ増分ステップ（Ｓ２３３）と、前記接触維持カウンタ増分ステップ（Ｓ２３３）が行われた後、前記事前設定データに含まれる維持基準時間（ｔｓ）と比較して、接触維持状態の一定時間の維持有無を確認する維持基準時間経過判断ステップ（Ｓ２３５）と、前記維持基準時間経過判断ステップ（Ｓ２３５）で、接触維持時間が前記維持基準時間（ｔｓ）を経過したと判断された場合、前記タッチセンシング部１００のタッチ感知状態をオン状態に切り替え、前記タッチセンシング部１００の待機状態をオン状態に設定するタッチ状態確認ステップ（Ｓ２３７）と、を含んでもよい。
前記静電容量スイッチユニットの制御方法において、前記基準値更新ステップ（Ｓ３０）は、初期設定値または以前のセンシング信号から算出される以前のデルタ静電容量と、前記信号パターン分析ステップにおいて、今回のセンシング信号から算出される今回のデルタ静電容量を用いて、基準値を算出して更新してもよい。
前記静電容量スイッチユニットの制御方法において、前記出力モード実行ステップ（Ｓ４０、Ｓ５０）は、前記タッチ感知状態がオン状態であるか否かを確認するタッチ感知状態判断ステップ（Ｓ４０）と、前記タッチ感知状態判断ステップ（Ｓ４０）がオン状態であると判断される場合、前記タッチ感知状態をオフ状態に切り替え、前記信号出力部から信号を出力するように出力制御信号を制御する出力制御ステップ（Ｓ５０）と、を含んでもよい。
前記静電容量スイッチユニットの制御方法において、前記出力制御ステップ（Ｓ５０）は、前記タッチ感知状態判断ステップ（Ｓ４０）がオン状態であると判断される場合、前記タッチ感知状態をオフ状態に切り替え、前記信号出力部に、出力制御信号を制御し、出力信号をオン状態に切り替えて、信号を出力する信号出力ステップ（Ｓ５１１）と、前記事前設定データに含まれる予め設定された一定時間の間、待機する出力切替待機ステップ（Ｓ５１３）と、前記出力切替待機ステップ（Ｓ５１３）において、予め設定された一定の時間以上待機された場合、前記出力信号状態がオフ状態に切り換えられ、前記信号出力部からの信号出力を遮断させる出力信号オフ設定ステップ（Ｓ５１５）と、を含んでもよい。

上記した構成を有する本発明による静電容量スイッチユニットは、以下のような効果を有する。
２つの電極を用いて、１つのボタンに対して時分割で自己静電容量及び相互静電容量を同時測定乃至選択的測定可能であるのはもとより、自己静電容量を測定するとき、送出センサ（ＴＸセンサ）を活性化させ、相互静電容量及び自己静電容量が融和された複合的信号を抽出し、これにより得られた信号の波形変化パターンを分析し、人体によるタッチを判別し、外部環境の影響による誤作動を避けることができる。
また、センシング電極で取得した値を一定の周期で基準値に反映し続けるように設定し、人体が接触してから離脱するまで、一貫に示される一定のパターンを認識して処理し、外部環境の影響を最小化することができる。
また、基本的にＰＣＢとプラスチック製品のケース、またその中詰めの充填材から構成されることにより、スプリング、ラッチ、レバー、ケース等からなる複雑な機械式スイッチに比べて、部品数が少なく、これにより部品の組立工数も簡素化することができる。
プラスチックケースの内側のＰＣＢにセンサが設計されており、長時間使用後も部品の消耗及び磨耗が少なく、半永久的に使用可能であるので、機械式スイッチに対比して耐久性に優れている。
本発明は、図示の一実施例を参考として説明しているが、これは例示的なものに過ぎず、本技術分野における通常の知識を有する者であれば、これに基づいて様々な変形及び均等な他の実施例が可能であることが理解されるだろう。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想により定められなければならない。

本発明の一実施例による静電容量スイッチユニットを示す概略的なブロック線図である。 本発明の一実施例による静電容量スイッチユニットのタッチセンシング部を示す概略構成図である。 本発明の一実施例による静電容量スイッチユニットのタッチセンシング部の変形例を示す概略構成図である。 本発明の一実施例による静電容量スイッチユニットのタッチセンシング部が活性化状態を示す構成図である。 本発明の一実施例による静電容量スイッチユニットのタッチセンシング部が活性化状態を示す構成図である。 本発明の一実施例による静電容量スイッチユニットのタッチセンシング部が活性化状態を示す構成図である。 本発明の一実施例による静電容量スイッチユニットの自己静電容量、相互静電容量、合成静電容量の測定モード方式で、センシング電極から得られた信号と、これを反映した基準値との差であるデルタ静電容量値を表現した線図である。 本発明の一実施例による静電容量スイッチユニットの制御方法の流れ図である。 本発明の一実施例による静電容量スイッチユニットの制御方法の流れ図である。 従来のタッチセンサ及び本発明の一実施例による静電容量スイッチユニットのタッチ具現例のセンシング信号、基準値、及びデルタ静電容量値を示す線図である。 従来のタッチセンサ及び本発明の一実施例による静電容量スイッチユニットのタッチ具現例のセンシング信号、基準値、及びデルタ静電容量値を示す線図である。

以下、添付された図面を参照して、本発明の好適な実施例について詳述する。
本発明の一実施例による静電容量スイッチユニット１０は、タッチセンシング部１００とタッチ制御モジュール２００を備える。筺体（図示せず）の内部に他の構成要素の少なくとも一部が設けられるが、筺体の内部に基板２が設けられる。基板２には、電気素子が設けられるが、基板は、プリント回路基板から形成されてもよく、フレキシブル基板から形成されてもよく、インサート射出成形される基板から形成されてもよいなど、設計仕様により多様な変形が可能である。本実施例において、別途の筺体、基板等の具体的構成については説明せず、必須的構成を中心として説明する。
タッチセンシング部１００は、基板２に設けられるセンシング電極１１０及び送出電極１２０を有する。センシング電極１１０と送出電極１２０は、所定の導電性電極から形成されて基板上に設けられるが、センシング電極１１０は、自己静電容量と相互静電容量を感知・測定するのに用いられる。送出電極（ＴＸ電極）１２０も基板２上に設けられ、相互静電容量を測定するときに用いられる。すなわち、送出電極１２０において、下記のタッチ制御モジュール２００のタッチセンサ制御部２１のセンシング制御信号により、所定の送出動作が具現されるが、センシング制御信号により、送出電極１２０は、センシング電極１１０側に電場を形成し、使用者の近接及び接触による電極の静電容量の変化を通じて使用者の接触が感知される感知信号が提供される。
タッチセンシング部１００のセンシング電極１１０と送出電極１２０は、基板２の両面にそれぞれ設けられる構造であってもよい。
すなわち、図示のように、タッチセンシング部１００は、基板２の両面２ａ、２ｂに、それぞれセンシング電極１１０と送出電極１２０が個別的に形成される構造であってもよい。このような構造を通じて、基板のタッチセンシング部の形成領域が限定されたコンパクトな構成を可能にすることもできる。
また、タッチセンシング部１００は、基板２の一面上、すなわち、同一面上にセンシング電極１１０と送出電極１２０が設けられる構造であってもよい。また、図示のように、タッチセンシング部１００は、同一面上に設けられるだけでなく、センシング電極１１０と送出電極１２０が同一の層上に設けられる構造であってもよい。すなわち、センシング電極１１０が中央に設けられ、送出電極１２０がセンシング電極１１０の外周を取り囲む方式で設けられる構造を取り、タッチセンシング感度を増大させる構造であってもよい。
タッチ制御モジュール２００は、基板２に設けられ、タッチセンシング部１００の感知信号から操作者の接触操作状態を確認し、タッチ出力信号を出力する。すなわち、送出電極１２０は、タッチ制御モジュール２００の送出制御信号により送出信号を出力することができ、センシング電極１１０は、前記タッチ制御モジュール２００のセンシング制御信号により信号を感知して、前記タッチ制御モジュール２００に伝達し、タッチ制御モジュール２００は、センシング電極１１０及び送出電極１２０を事前設定方式により活性化させる。
より具体的には、タッチ制御モジュール２００は、タッチセンサ制御部２１と、信号処理部２３と、信号出力部２５とを有する。

タッチセンサ制御部２１は、送出電極１２０に送出制御信号を印加し、センシング電極１１０にセンシング制御信号を印加する。また、タッチセンサ制御部２１は、送出電極１２０及びセンシング電極１１０の活性化を制御するが、タッチセンサ制御部２１の活性化制御により、センシング電極１１０の単独活性化、送出電極１２０の単独活性化、及びセンシング電極１１０及び送出電極１２０の活性化を形成することができる。
すなわち、タッチセンサ制御部２１は、センシング電極１１０を活性化させ、送出電極１２０を非活性化させて、自己静電容量方式で静電容量、すなわち、タッチ感知が形成可能な自己静電容量測定モードを実行することができる（図４参照）。
また、タッチセンサ制御部２１は、センシング電極１１０を非活性化させ、送出電極１２０を活性化させて、相互静電容量方式で静電容量、すなわち、タッチ感知が形成可能な相互静電容量測定モードを実行することができ（図５参照）、タッチセンサ制御部２１は、センシング電極１１０及び送出電極１２０を活性化させて、自己静電容量と相互静電容量が合成される合成静電容量方式で静電容量、すなわち、タッチ感知が形成可能な合成静電容量測定モードを実行することができる（図６参照）。
信号処理部２３は、センシング電極１１０で感知された信号を信号処理する。センシング電極１１０で感知された信号を伝達され、所定の静電容量値に切り替えるが、算出された静電容量値は、保存部３０に保存され、または演算部４０を介して保存部３０に保存される事前設定データに基づき、所定のデルタ静電容量値が算出される。また、信号処理部２３は、感知された信号から算出されたデータを用いて信号パターンを分析し、使用者の直接的な接触乃至作動意志等を判断する動作を行う。
信号出力部２５は、信号処理部２３における処理信号を外部に出力する。信号出力部２５から出力される処理された出力信号は、外部制御部乃至外部保存部等に伝達されてもよい。すなわち、信号処理部２３における処理信号及び出力制御信号を印加され、使用者の正常のタッチ動作が行われた場合、信号出力部２５は、所定の出力信号を外部制御部等に出力することができる。
上述したように、タッチ制御モジュール２００は、保存部３０をさらに備えてもよく、場合に応じて、信号処理部以外に別途の演算部４０がさらに設けられてもよい。保存部３０は、事前設定データを予め保存することができるが、事前設定データは、基準値に対する初期値、事前設定減衰量、維持基準時間（ｔｓ）を含み、信号処理部２３と電気的に連結され、所定の保存動作乃至保存されたデータの取出し機能を行うことができる。演算部４０は、信号処理動作以外に、所定のタッチ動作の判断過程において演算がさらに必要であり、または信号処理部等の補完が求められる場合、さらに設けられてもよい。

以下、図面を参照して、静電容量スイッチユニット１０の制御方法について説明する。
本発明の一実施例による静電容量スイッチユニット１０は、提供ステップ（Ｓ１）と、感知ステップ（Ｓ１０）と、基準値更新ステップ（Ｓ３０）と、出力モード実行ステップ（Ｓ４０）とを含む。
提供ステップ（Ｓ１）において、静電容量スイッチユニット１０が提供されるが、静電容量スイッチユニット１０は、上述のように、基板２に設けられるセンシング電極１１０及び送出電極１２０を含むタッチセンシング部１００と、基板２に設けられ、タッチセンシング部１００の感知信号から操作者の接触操作状態を確認し、タッチ出力信号を出力するタッチ制御モジュール２００と、を備える静電容量スイッチユニットであって、送出電極１２０は、タッチ制御モジュール２００の送出制御信号により送出信号を出力することができ、センシング電極１１０は、タッチ制御モジュール２００のセンシング制御信号により信号を感知し、タッチ制御モジュール２００に伝達し、タッチ制御モジュール２００は、センシング電極１１０及び送出電極１２０を事前設定方式により活性化させる。
感知ステップ（Ｓ１０）では、タッチ制御モジュール２００の制御信号により、タッチセンシング部１００で操作者の操作有無を感知する。タッチ制御モジュール２００は、上述したように、送出電極１２０に送出制御信号を印加し、タッチ制御モジュール２００は、センシング電極１１０にセンシング制御信号を印加し、送出電極１２０及びセンシング電極１１０を活性化制御するタッチセンサ制御部２１と、センシング電極１１０で感知された信号を信号処理する信号処理部２３と、信号処理部２３における処理信号を外部に出力する信号出力部２５と、を備えるが、感知ステップ（Ｓ１０）は、自己静電容量測定モード感知ステップ（Ｓ１１）、相互静電容量測定モード感知ステップ（Ｓ１３）、合成静電容量測定モード感知ステップ（Ｓ１５）の一つ以上を含む。
前記自己静電容量測定モード感知ステップ（Ｓ１１）では、センシング電極１１０を活性化させ、送出電極１２０を非活性化させて、タッチセンシング部１００による自己静電容量値を測定し、相互静電容量測定モード感知ステップ（Ｓ１３）では、センシング電極１１０を非活性化させ、送出電極１２０を活性化させて、タッチセンシング部１００による相互静電容量値を測定し、合成静電容量測定モード感知ステップ（Ｓ１５）では、センシング電極１１０及び送出電極１２０を活性化させて、合成静電容量値を測定する。
場合によって、このような感知ステップは、所定の使用者の入力乃至選択により、選択的乃至択一的に実行されてもよいなど、設計仕様により多様な構成が可能であるが、本実施例では、単一のタッチセンシング部１００により、同時乃至順次に個別的な測定モードを選択する方式を取ってもよい。
その後、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、信号パターン分析ステップ（Ｓ２０）を実行する。信号パターン分析ステップ（Ｓ２０）において、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、感知ステップ（Ｓ１０）で感知されたセンシング信号を分析・確認して、操作者の接触有無及びタッチ動作の有無を判断する。

信号パターン分析ステップ（Ｓ２０）は、人体接触確認ステップ（Ｓ２０ａ、Ｓ２１、Ｓ２１１）と、タッチ操作確認ステップ（Ｓ２３、Ｓ２３１、Ｓ２３３、Ｓ２３５、Ｓ２３７、Ｓ２３９）と、待機状態調整確認ステップ（Ｓ２５、Ｓ２５１）とを含む。
人体接触確認ステップ（Ｓ２０ａ、Ｓ２１、Ｓ２１１）において、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、タッチセンシング部１００に操作者の身体が接触したか否かを判断・確認する。より具体的には、タッチ制御モジュール２００は、初期値を含む事前設定保存データを保存する保存部３０をさらに備え、人体接触確認ステップ（Ｓ２０ａ、Ｓ２１、Ｓ２１１）は、デルタ静電容量確認ステップ（Ｓ２０ａ）と、人体接触判断ステップ（Ｓ２１）と、人体接触オン設定ステップ（Ｓ２１１）とを含む。
デルタ静電容量確認ステップ（Ｓ２０ａ）において、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、タッチセンシング部１００が待機状態（ＩＤＬＥ＝ＯＮ）か否かを確認し、タッチセンシング部１００のセンシング電極において、感知信号から実際の静電容量値と基準値の差であるデルタ静電容量値を確認する。基準値は、以前ステップ乃至以前ステップの値がない場合、初期値を用いるが、基準値は、以前ステップの静電容量値と今回の静電容量値を、予め設定された方式で、例えば、二値を平均化し、または比例計算式を形成して、基準値が今回の実際静電容量値を追従するように形成してもよいが、これは、一例であって、基準値の算術式乃至構造は、今回の実際静電容量値を反映して追従する方式を取る範囲で、多様な形成が可能である。
人体接触判断ステップ（Ｓ２１）において、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、タッチセンシング部１００が待機状態であり、デルタ静電容量値を保存部３０の事前設定保存データに含まれる事前設定減衰量と比較して人体接触の有無を確認する。すなわち、図７に示すように、人体接触状態の場合、基準値と実際感知された今回の静電容量値との差、すなわち、デルタ静電容量値を算出する場合、自己静電容量測定モード、相互静電容量測定モード、及び合成静電容量測定モードのいずれの場合も、信号の静電容量値が一定に減衰する構成（図７の（イ）乃至（ロ）の範囲）を取るが、これを用いて、保存部３０に保存される事前設定データに含まれる事前設定減衰量と、デルタ静電容量値とを比較して、人体接触の有無を判断するようになる。
このような過程を通じて、ステップＳ２１において、デルタ静電容量値が事前設定減衰量よりもさらに小さな負数の値であると、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３が判断した場合、人体接触オン設定ステップ（Ｓ２１１）において、タッチセンシング部１００に操作者の身体が接触したとの人体接触（ＨＴ）状態をオンとして確認する。
その後、制御の流れは、タッチ操作確認ステップに進行する。タッチ操作確認ステップ（Ｓ２３、Ｓ２３１、Ｓ２３３、Ｓ２３５、Ｓ２３７、Ｓ２３９）では、人体接触確認ステップ（Ｓ２１、Ｓ２１１）における人体接触有無の確認結果により、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３が接触状態の持続有無を確認し、操作者のタッチ操作の意志を確認する。
より具体的に、タッチ操作確認ステップ（Ｓ２３、Ｓ２３１、Ｓ２３３、Ｓ２３５、Ｓ２３７、Ｓ２３９）は、人体接触（ＨＴ）状態判断ステップ（Ｓ２３）と、人体接触維持判断ステップ（Ｓ２３１）と、接触維持カウンタ増分ステップ（Ｓ２３３）と、維持基準時間経過判断ステップ（Ｓ２３５）と、タッチ状態確認ステップ（Ｓ２３７）とを含む。

人体接触（ＨＴ）状態判断ステップ（Ｓ２３）では、人体接触確認ステップ（Ｓ２０ａ、Ｓ２１、Ｓ２１１）で確認された人体接触状態がオン状態であるか否かを、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３が判断する。タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３が、人体接触確認ステップ（Ｓ２０ａ、Ｓ２１、Ｓ２１１）で確認された人体接触状態がオン状態ではないと判断した場合、制御の流れを下記のステップＳ２５に伝達し、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３が、人体接触確認ステップ（Ｓ２０ａ、Ｓ２１、Ｓ２１１）で確認された人体接触状態がオン状態であると判断した場合、制御の流れを下記のステップＳ２３１に進行する。
タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、人体接触維持判断ステップ（Ｓ２３１）を実行するが、タッチセンシング部１００の接触状態を示す感知信号が持続するか否かを確認・判断する。すなわち、人体の接触状態は確認しているが、使用者が直接的に作動意志を持って接触したものであるか、それとも意図せず触れたものであるかは、接触時間を通じて確認可能である。
このため、接触維持カウンタ増分ステップ（Ｓ２３３）が実行される。接触維持カウンタ増分ステップ（Ｓ２３３）において、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、人体接触維持判断ステップ（Ｓ２３１）で接触状態が維持されると判断された場合、タッチ制御モジュール２００のカウンタ２７で接触維持カウンタを増分させる。
これに対して、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、人体接触維持判断ステップ（Ｓ２３１）で接触状態が維持されないものと判断された場合、使用者の接触状態が解除されたものとみなし、人体接触状態をオフ状態に切り替え、接触維持カウンタを零（０）の値にリセットし、新たな動作待機を実行させ（Ｓ２３９）、制御の流れをステップＳ２５に切り替えさせる。
タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、このようなカウンタによる接触維持カウンタの増分後、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、維持基準時間経過判断ステップ（Ｓ２３５）を実行し、接触維持カウンタ増分ステップ（Ｓ２３３）が行われた後、事前設定データに含まれる維持基準時間（ｔｓ）と比較して、接触維持状態の一定時間維持の有無を確認する維持基準時間経過判断ステップ（Ｓ２３５）を実行する。すなわち、このような予め設定された維持基準時間（ｔｓ）以上の時間の間、接触が行われる場合、これを単に意図せず触れたものとみなさず、操作者の意志が反映された接触動作とみなして解釈する。

タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、維持基準時間経過判断ステップ（Ｓ２３５）の完了後、タッチ状態確認ステップ（Ｓ２３７）を実行する。タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、タッチ状態確認ステップ（Ｓ２３７）において、タッチ制御モジュール２００は、維持基準時間経過判断ステップ（Ｓ２３５）において、接触維持時間が維持基準時間（ｔｓ）を経過したものと判断された場合、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、タッチセンシング部１００のタッチ感知状態をオン状態に切り替え、タッチセンシング部１００の待機状態をオン状態に設定するタッチ状態確認ステップ（Ｓ２３７）を実行する。
すなわち、使用者による意図的な接触があったものとみなし、一定の時間以上維持され、所定のタッチ動作のための信号出力を形成するように、タッチ感知状態をオン状態に切り替えるが、後続の動作具現が可能なように、タッチセンシング部１００の作動状態を待機状態オンに形成し、他のタッチ動作の感知のための待機状態を形成させる。
これに対して、維持基準時間経過判断ステップ（Ｓ２３５）において、接触維持時間が維持基準時間（ｔｓ）を経過しなかったものと判断した場合、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、制御の流れをステップＳ２５に進行させ、接触増分状態の繰返しの有無を確認することになる。
その後、待機状態調整確認ステップ（Ｓ２５、Ｓ２５１）が実行されるが、待機状態調整確認ステップ（Ｓ２５、Ｓ２５１）では、タッチ操作確認ステップにおける操作者のタッチ操作意志の確認結果により、タッチセンシング部１００の待機状態を調整する。すなわち、人体接触状態が終了し、すなわち、静電容量値がこれ以上入力されないか、または信号の変化がない場合、信号処理部２３は、入力が存在しないものとみなし、待機状態を再度形成する待機状態形成ステップ（Ｓ２５１）を実行する。
このような過程が行われた後、信号処理部２３は、前ステップで算出された基準値を更新し、新たな基準値を算出する（Ｓ３０）。すなわち、基準値更新ステップ（Ｓ３０）において、信号処理部２３は、信号パターン分析ステップ（Ｓ２０）で算出されたセンシング信号を用いて、タッチセンシング部１００の基準値を更新するが、より具体的に、基準値更新ステップ（Ｓ３０）は、保存部３０に保存される事前設定データに含まれる初期設定値、または以前のセンシング信号から算出される以前のデルタ静電容量と、信号パターン分析ステップにおいて今回のセンシング信号から算出される今回のデルタ静電容量とを用いて、基準値を算出して更新する。前回で得られた以前のデルタ静電容量と今回のデルタ静電容量と、前回で得られた静電容量値と、今回の静電容量値とを用いて、算術過程を通じて、今回の静電容量値を追従する基準値を算出させることができる。
上述したように、基準値の現在センシングされたセンシング信号に基づいた静電容量値を反映して算出される算出構造をなす範囲で、設計仕様により多様な変形が可能である。

出力モード実行ステップ（Ｓ４０、Ｓ５０）は、信号パターン分析ステップ（Ｓ２０）で判断された判断結果により、出力信号を出力するか否かを実行する。出力モード実行ステップ（Ｓ４０、Ｓ５０）は、タッチ感知状態判断ステップ（Ｓ４０）と出力制御ステップ（Ｓ５０）を含む。
タッチ感知状態判断ステップ（Ｓ４０）は、タッチ感知状態がオン状態であるか否かを確認し、出力制御ステップ（Ｓ５０）は、タッチ感知状態判断ステップ（Ｓ４０）がオン状態であると判断される場合、タッチ感知状態をオフ状態に切り替え、信号出力部から信号を出力するように出力制御信号を制御する。
また、より具体的に、出力制御ステップ（Ｓ５０）は、信号出力ステップ（Ｓ５１１）と、出力切替待機ステップ（Ｓ５１３）と、出力信号オフ設定ステップ（Ｓ５１５）とを含むが、信号出力ステップ（Ｓ５１１）において、タッチ制御モジュール２００の信号処理部２３は、タッチ感知状態判断ステップ（Ｓ４０）がオン状態であると判断される場合、タッチ感知状態をオフ状態に切り替え、信号出力部２５に出力制御信号を制御し、出力信号をオン状態に切り替えて信号を出力する。
その後、出力切替待機ステップ（Ｓ５１３）が実行されるが、事前設定データに含まれる予め設定された一定時間の間待機させ、その後、出力信号オフ設定ステップ（Ｓ５１５）が実行され、出力切替待機ステップ（Ｓ５１３）において、予め設定された一定時間の以上待機された場合、出力信号状態がオフ状態に切り替えられ、信号出力部からの信号出力を遮断させる。

このような今回の実際静電容量値と基準値との差により算出されるデルタ静電容量値の傾向について、図面を参照して説明する。すなわち、図１０には、従来のタッチセンサの感知された静電容量値／基準値及びデルタ静電容量値のセンシング線図が、また図１１には、本発明の一実施例による静電容量スイッチユニットの感知された静電容量値／基準値及びデルタ静電容量値のセンシング線図が示されるが、図１０の従来のタッチセンサの場合、実際の静電容量値の変化と従来の方式による基準値が示され（図１０（ａ））、これらの差から算出されるデルタ静電容量値が示されるが（図１０（ｂ））、従来方式の場合、デルタ静電容量値が予め設定された閾値以上である限りは、無条件にタッチ状態であると判断し、１回の実際の接触動作と１回の水分変化に対して、図面上、２回のタッチ動作が行われたものと判断する。
これに対して、本発明の一実施例により、実際の静電容量値を追従する基準値を用いる場合、使用者の直接的なタッチがあった場合、静電容量値の減衰状態（図７参照）を成すことを用いて、１回の実際の接触動作と１回の水分変化に対して、１回はデルタ静電容量値の減衰状態に基づき、実際にタッチが行われたものとみなし、他の１回の水分変化の場合、デルタ静電容量値の一定値以上の減衰状態を形成しないので、使用者が接触したものと判断されず、図面上、全て１回のタッチ動作が行われたものと判断される。
上述した実施例は、本発明を説明するための一例であって、本発明がこれに限定されるものではなく、実際のセンシング信号から形成される静電容量値を用いて、これを基準値の形成に反映し、車両以外も多様な静電容量スイッチが適用される分野に適用可能であり、実際の静電容量値を反映乃至追従する基準値に基づき、人体タッチの有無を判断する構造を取る範囲内で、様々な変形が可能である。

１０ 静電容量スイッチユニット
１００ タッチセンシング部
２００ タッチ制御モジュール

Claims (7)

1. 基板（２）に設けられるセンシング電極（１１０）及び送出電極（１２０）を有するタッチセンシング部（１００）と、前記基板（２）に設けられ、前記タッチセンシング部（１００）の感知信号から操作者の接触操作状態を確認し、タッチ出力信号を出力するタッチ制御モジュール（２００）と、を備える静電容量スイッチユニットであって、前記送出電極（１２０）は、前記タッチ制御モジュール（２００）の送出制御信号により送出信号を出力可能であり、前記センシング電極（１１０）は、前記タッチ制御モジュール（２００）のセンシング制御信号により信号を感知して、前記タッチ制御モジュール（２００）に伝達し、前記タッチ制御モジュール（２００）は、前記センシング電極（１１０）及び前記送出電極（１２０）を事前設定方式により活性化させることを特徴とする静電容量スイッチユニットを提供する提供ステップ（Ｓ１）と、
   前記タッチ制御モジュール（２００）の制御信号により、前記タッチセンシング部（１００）で操作者の操作有無を感知する感知ステップ（Ｓ１０）と、
   前記感知ステップ（Ｓ１０）で感知されたセンシング信号を分析・確認し、操作者の接触有無及びタッチ動作の有無を判断する信号パターン分析ステップ（Ｓ２０）と、
   前記信号パターン分析ステップ（Ｓ２０）で算出されたセンシング信号を用いて、タッチセンシング部（１００）の基準値を更新する基準値更新ステップ（Ｓ３０）と、
   前記信号パターン分析ステップ（Ｓ２０）で判断された判断結果により、出力信号を出力するか否かを実行する出力モード実行ステップ（Ｓ４０）と、を含み、
   前記タッチ制御モジュール（２００）は、前記送出電極（１２０）に送出制御信号を印加し、前記センシング電極（１１０）にセンシング制御信号を印加し、前記送出電極（１２０）及び前記センシング電極（１１０）を活性化制御するタッチセンサ制御部（２１）と、前記センシング電極（１１０）で感知された信号を信号処理する信号処理部（２３）と、前記信号処理部（２３）における処理信号を外部に出力する信号出力部（２５）と、を備え、
   前記感知ステップ（Ｓ１０）は、前記タッチセンサ制御部（２１）が実行させる前記センシング電極（１１０）を活性化させ、前記送出電極（１２０）を非活性化させる自己静電容量測定モード感知ステップ（Ｓ１１）、前記センシング電極（１１０）を非活性化させ、前記送出電極（１２０）を活性化させる相互静電容量測定モード感知ステップ（Ｓ１３）、及び前記センシング電極（１１０）及び前記送出電極（１２０）を活性化させる合成静電容量測定モード感知ステップ（Ｓ１５）の一つ以上を含むことを特徴とする、
   静電容量スイッチユニットの制御方法。
2. 前記信号パターン分析ステップ（Ｓ２０）は、前記タッチセンシング部（１００）に操作者の身体が接触したか否かを判断・確認する人体接触確認ステップ（Ｓ２０ａ、Ｓ２１、Ｓ２１１）と、前記人体接触確認ステップ（Ｓ２１、Ｓ２１１）において、人体接触有無の確認結果により、接触状態の持続有無を確認し、操作者のタッチ操作の意志を確認するタッチ操作確認ステップ（Ｓ２３、Ｓ２３１、Ｓ２３３、Ｓ２３５、Ｓ２３７、Ｓ２３９）と、前記タッチ操作確認ステップにおける操作者のタッチ操作意志の確認結果により、タッチセンシング部（１００）の待機状態を調整する待機状態調整確認ステップ（Ｓ２５、Ｓ２５１）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の静電容量スイッチユニットの制御方法。
3. 前記タッチ制御モジュール（２００）は、初期値を含む事前設定保存データを保存する保存部（３０）をさらに備え、前記人体接触確認ステップ（Ｓ２０ａ、Ｓ２１、Ｓ２１１）は、前記タッチセンシング部（１００）が待機状態（ＩＤＬＥ＝ＯＮ）か否かを確認し、前記タッチセンシング部（１００）の前記センシング電極において、感知信号から実際の静電容量値と基準値との差であるデルタ静電容量値を確認するデルタ静電容量確認ステップ（Ｓ２０ａ）と、前記タッチセンシング部（１００）が待機状態であり、前記デルタ静電容量値を前記保存部（３０）の事前設定保存データに含まれる事前設定減衰量と比較して、人体接触の有無を確認する人体接触判断ステップ（Ｓ２１）と、前記人体接触判断ステップ（Ｓ２１）において、前記デルタ静電容量値が前記事前設定減衰量よりもさらに小さな負数である場合、前記タッチセンシング部（１００）に操作者の身体が接触したとの人体接触（ＨＴ）状態をオンとして確認する人体接触オン設定ステップ（Ｓ２１１）と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の静電容量スイッチユニットの制御方法。
4. 前記タッチ操作確認ステップ（Ｓ２３、Ｓ２３１、Ｓ２３３、Ｓ２３５、Ｓ２３７、Ｓ２３９）は、前記人体接触確認ステップ（Ｓ２０ａ、Ｓ２１、Ｓ２１１）で確認された前記人体接触状態がオン状態であるか否かを判断する人体接触（ＨＴ）状態判断ステップ（Ｓ２３）と、前記人体接触（ＨＴ）状態判断ステップ（Ｓ２３）で、人体接触状態がオン状態であると判断された場合、前記タッチセンシング部（１００）の接触状態を示す感知信号が持続するか否かを確認・判断する人体接触維持判断ステップ（Ｓ２３１）と、前記人体接触維持判断ステップ（Ｓ２３１）で接触状態が維持されると判断された場合、前記タッチ制御モジュール（２００）のカウンタ（２７）で、接触維持カウンタを増分させる接触維持カウンタ増分ステップ（Ｓ２３３）と、前記接触維持カウンタ増分ステップ（Ｓ２３３）が行われた後、前記事前設定データに含まれる維持基準時間（ｔｓ）と比較して、接触維持状態の一定時間の維持有無を確認する維持基準時間経過判断ステップ（Ｓ２３５）と、前記維持基準時間経過判断ステップ（Ｓ２３５）で、接触維持時間が前記維持基準時間（ｔｓ）を経過したと判断された場合、前記タッチセンシング部（１００）のタッチ感知状態をオン状態に切り替え、前記タッチセンシング部（１００）の待機状態をオン状態に設定するタッチ状態確認ステップ（Ｓ２３７）と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の静電容量スイッチユニットの制御方法。
5. 前記基準値更新ステップ（Ｓ３０）は、初期設定値または以前のセンシング信号から算出される以前のデルタ静電容量と、前記信号パターン分析ステップにおいて、今回のセンシング信号から算出される今回のデルタ静電容量を用いて、基準値を算出して更新することを特徴とする請求項４に記載の静電容量スイッチユニットの制御方法。
6. 前記出力モード実行ステップ（Ｓ４０、Ｓ５０）は、前記タッチ感知状態がオン状態であるか否かを確認するタッチ感知状態判断ステップ（Ｓ４０）と、前記タッチ感知状態判断ステップ（Ｓ４０）がオン状態であると判断される場合、前記タッチ感知状態をオフ状態に切り替え、前記信号出力部から信号を出力するように出力制御信号を制御する出力制御ステップ（Ｓ５０）と、を含むことを特徴とする請求項５に記載の静電容量スイッチユニットの制御方法。
7. 前記出力制御ステップ（Ｓ５０）は、前記タッチ感知状態判断ステップ（Ｓ４０）がオン状態であると判断される場合、前記タッチ感知状態をオフ状態に切り替え、前記信号出力部に、出力制御信号を制御し、出力信号をオン状態に切り替えて、信号を出力する信号出力ステップ（Ｓ５１１）と、前記事前設定データに含まれる予め設定された一定時間の間、待機する出力切替待機ステップ（Ｓ５１３）と、前記出力切替待機ステップ（Ｓ５１３）において、予め設定された一定の時間以上待機された場合、前記出力信号状態がオフ状態に切り換えられ、前記信号出力部からの信号出力を遮断させる出力信号オフ設定ステップ（Ｓ５１５）と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の静電容量スイッチユニットの制御方法。

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