JP6532241B2

JP6532241B2 - 静電容量型入力装置

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Publication number: JP6532241B2
Application number: JP2015026612A
Authority: JP
Inventors: 章司山崎; 優子福田
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2035-02-13
Also published as: JP2016149306A

Description

本発明は、音楽プレイヤー、家電製品、コンピュータ機器、情報通信機器、自動車等に用いられる静電容量型入力装置に関するものである。

従来における静電容量型入力装置には、様々なタイプがある（特許文献１、２、３、４、５参照）が、手元を視覚的に把握することのできない状況下においては、操作感を向上させたり、誤操作を防止することが困難な場合がある。

この問題点を解消すべく、出願人は、静電容量方式の静電容量センサシートと、この静電容量センサシートに支持される変形可能な弾性クリック体と、これら静電容量センサシートと弾性クリック体とを外部から被覆保護する筺体とを備え、静電容量センサシートの検出電極に指等の操作体が弾性クリック体を介して接近すると、静電容量センサシートの検出電極と操作体との間に静電容量を形成可能な静電容量型入力装置を鋭意開発し、提案している。

係る静電容量型入力装置によれば、筺体の操作口から露出した弾性クリック体のキートップ部材に触れた場合には、静電容量方式により接触を検出することができ、弾性クリック体のキートップ部材を押圧操作した場合には、選択した所定の操作を確定させ、実行させることが可能となる。したがって、タッチ感覚により、操作感を向上させたり、誤操作を防止することができる。

特開２０１４‐１８５８２６号公報特開２０１４‐６０７９８号公報特開２０１３‐２３２０６２号公報特開２０１１‐１７５８３９号公報特許第５３０３６７１号

出願人が提案した静電容量型入力装置によれば、タッチ感覚により、操作感を向上させたり、誤操作を防止することができるが、弾性クリック体のキートップ部材と筺体との間の誘電率を低くすることにより、例えば筺体に触れた場合に、キートップ部材と弾性クリック体とを経由して検出電極と操作体との静電容量が増加するのを抑制し、キートップ部材に対する接触を高感度で検出することができればさらに便利となる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、キートップ部材等からなる入力体の被操作部材と筺体等の非入力体間の誘電率を低くすることにより、被操作部材に対する接触を高感度で検出することのできる静電容量型入力装置を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、絶縁基材に電極が形成された静電容量センサシートと、この静電容量センサシートに支持される弾性クリック体と、静電容量センサシートに取り付けられ、静電容量センサシートと弾性クリック体とを保護する筺体と、静電容量センサシートの電極に導電性の操作体が接近する場合に、静電容量センサシートの電極と操作体との間に形成された静電容量の変化を検出する検出判定手段とを含んでなる装置であって、
静電容量センサシートの絶縁基材をポリエチレンテレフタレート製あるいはポリカーボネート製としてその表面に電極を形成し、電極に弾性クリック体と筺体のうち、少なくとも弾性クリック体を隙間をおいて接離可能に固定し、弾性クリック体の表面上部に、被操作用のキートップ部材をプリロードの作用した状態で圧着してその周面に脱落防止用の係合フランジを形成し、筺体には、弾性クリック体に遊嵌してキートップ部材を露出させる操作口を設けるとともに、この操作口の周縁部をキートップ部材の係合フランジ表面に対向させ、キートップ部材の係合フランジ表面あるいは筺体の操作口の周縁部裏面には、これらに接触してキートップ部材と筺体間の誘電率を低下させる突起を形成し、
検出判定手段は、静電容量の変化を検出値に変換して第一の閾値と比較する機能と、比較した電極の検出値が第一の閾値を越える場合に、操作体と弾性クリック体のキートップ部材とが接触状態にあると判定する機能と、比較した電極の検出値が第一の閾値以下の場合に、操作体と弾性クリック体のキートップ部材とが非接触状態にあると判定する機能と、電極の検出値を第二の閾値と比較する機能と、比較した電極の検出値が第二の閾値を越える場合に、操作体の押圧操作により、電極と弾性クリック体とが接触状態にあると判定する機能と、比較した電極の検出値が第二の閾値以下の場合に、電極と弾性クリック体とが非接触状態にあると判定する機能とを実現することを特徴としている。

なお、突起を複数とし、この複数の突起をキートップ部材の係合フランジ表面あるいは筺体の操作口の周縁部裏面に間隔をおいて配列形成することができる。
また、突起を、エンドレス突起とすることができる。

また、静電容量センサシートを、絶縁シートと、この絶縁シートに形成される電極と、絶縁シートの表面に設けられて電極を保護する光透過性のカバーと、絶縁シートの裏面に設けられる補強部材とから積層形成して光透過性を付与し、補強部材の裏面側に、弾性クリック体とキートップ部材のうち、少なくとも弾性クリック体を照光する光源を配置することができる。

また、本発明においては上記課題を解決するため、絶縁基材に電極が形成された静電容量センサシートと、この静電容量センサシートに支持される弾性クリック体と、静電容量センサシートに取り付けられ、静電容量センサシートと弾性クリック体とを保護する筺体と、静電容量センサシートの電極に導電性の操作体が接近する場合に、静電容量センサシートの電極と操作体との間に形成された静電容量の変化を検出する検出判定手段とを含んでなる装置であって、
静電容量センサシートの絶縁基材をポリエチレンテレフタレート製あるいはポリカーボネート製としてその表面に電極を形成し、電極に弾性クリック体と筺体のうち、少なくとも弾性クリック体を隙間をおいて接離可能に固定し、弾性クリック体の表面上部に、被操作用のキートップ部材をプリロードの作用した状態で圧着してその周面に脱落防止用の係合フランジを形成し、筺体には、弾性クリック体に遊嵌してキートップ部材を露出させる操作口を設けるとともに、この操作口の周縁部をキートップ部材の係合フランジ表面に対向させ、キートップ部材の係合フランジ表面あるいは筺体の操作口の周縁部裏面には、これらに接触してキートップ部材と筺体間の誘電率を低下させる空気含有の弾性部材をエンドレスに取り付け、
検出判定手段は、静電容量の変化を検出値に変換して第一の閾値と比較する機能と、比較した電極の検出値が第一の閾値を越える場合に、操作体と弾性クリック体のキートップ部材とが接触状態にあると判定する機能と、比較した電極の検出値が第一の閾値以下の場合に、操作体と弾性クリック体のキートップ部材とが非接触状態にあると判定する機能と、電極の検出値を第二の閾値と比較する機能と、比較した電極の検出値が第二の閾値を越える場合に、操作体の押圧操作により、電極と弾性クリック体とが接触状態にあると判定する機能と、比較した電極の検出値が第二の閾値以下の場合に、電極と弾性クリック体とが非接触状態にあると判定する機能とを実現することを特徴としている。

また、静電容量センサシートの電極を第一、第二の検出電極に分割して第一の検出電極の周囲に第二の検出電極を離隔形成し、弾性クリック体を第一の検出電極に隙間をおいて接離可能に対向させ、この弾性クリック体の周縁部から脚部を第二の検出電極方向に広げながら伸ばすとともに、この脚部を第二の検出電極に支持させることも可能である。
また、弾性クリック体の脚部下方にエア排気溝を形成し、このエア排気溝を電極の第一、第二の検出電極の少なくともいずれか一方の配線に隙間をおいて対向させても良い。

ここで、特許請求の範囲における電極は、単数複数を特に問うものではないが、この数に応じて弾性クリック体が増減する。この電極については、検出電極と筺体用電極とに分割し、検出電極の周縁部に、弾性クリック体を隙間をおいて接離可能に支持させたり、筺体用電極に筺体の対向部を近接対向させることができる。また、静電容量センサシートは、自己容量タイプでも良いし、相互容量タイプでも良く、必要に応じ、透明、不透明、半透明とされる。

操作体には、少なくとも指や導電性の筆記具等が含まれる。さらに、突起や弾性部材は、キートップ部材の係合フランジ表面と操作口の周縁部裏面のいずれかに一体的にあるいは別体として設けることができる。

本発明によれば、キートップ部材の係合フランジと筺体の操作口周縁部との間に、これら係合フランジと操作口周縁部とに接触してキートップ部材と筺体間の誘電率を低下させる突起又は弾性部材が介在するので、突起又は弾性部材に静電容量の大きな変化を抑制させることができ、筺体に対する操作体の接触がキートップ部材と弾性クリック体を介し電極で反応するのを抑制することができる。

本発明によれば、静電容量センサシートの絶縁基材をポリエチレンテレフタレート製あるいはポリカーボネート製としてその表面に電極を形成し、電極に弾性クリック体と筺体のうち、少なくとも弾性クリック体を隙間をおいて接離可能に固定し、弾性クリック体の表面上部に、被操作用のキートップ部材をプリロードの作用した状態で圧着してその周面に脱落防止用の係合フランジを形成し、筺体には、弾性クリック体に遊嵌してキートップ部材を露出させる操作口を設けるとともに、この操作口の周縁部をキートップ部材の係合フランジ表面に対向させ、キートップ部材の係合フランジ表面あるいは筺体の操作口の周縁部裏面には、これらに接触してキートップ部材と筺体間の誘電率を低下させる突起を形成するので、キートップ部材に対する接触を高感度で検出することができるという効果がある。
また、筺体の操作口の突起にキートップ部材の係合フランジを僅かに加圧した状態でセットすることができるので、キートップ部材が非押圧状態でがたつくおそれを有効に排除することができる。また、弾性クリック体の表面上部にキートップ部材を単に貼着するのではなく、プリロードの作用した状態で圧着し、弾性クリック体とキートップ部材との間に空気が侵入しないようにするので、キートップ部材の位置ずれを防止したり、クリアランスを小さくしたりすることができる。
また、静電容量センサシートの電極に弾性クリック体を単に配置するのではなく、電極に弾性クリック体を強固に固定するので、電極と弾性クリック体とを常時同じ個所に位置させることができ、例え振動が作用しても、弾性クリック体のＸＹ方向への位置ずれを防止することが可能になる。したがって、電極と弾性クリック体との対向面積が変動しないので、静電容量の変化にバラツキが生じたり、静電容量の変化の検出に支障を来す事態を未然に排除することが可能になる。
また、静電容量の変化にバラツキが発生しにくいので、検出値との比較に用いられる検出判定手段の閾値を高精度、かつ精密に設定することが可能になる。また、電極と弾性クリック体とを強固に固定し、弾性クリック体の自由な動きを制限するので、弾性クリック体が押圧操作されても、撓んで持ち上がることが少ない。したがって、弾性クリック体の電極との対向面積が縮小し、静電容量の変化が不安定になるおそれを有効に排除することができる。さらに、弾性クリック体の固定により、静電容量の変化が安定するので、電極と弾性クリック体との隙間を小さくすることができる。これにより、電極から弾性クリック体までのストロークを広く長く確保する必要がないので、静電容量型入力装置の用途が限定されることがなく、薄型パネル等にも使用でき、汎用性の向上が期待できる。

請求項２記載の発明によれば、キートップ部材の周縁部と筺体の周縁部との接触面積を縮小する複数の突起を配列形成するので、この複数の突起に静電容量の大きな変化を抑制させることができ、筺体に対する操作体の接触がキートップ部材と弾性クリック体を介し電極で反応しないようにすることができる。

請求項３記載の発明によれば、切れ目のないエンドレス突起が筺体の内外を遮断するので、静電容量型入力装置の不使用時に筺体の外部から内部に塵や埃が侵入するのを防止することが可能になる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明の基本的な効果の他、弾性部材に誘電率の低い空気を多く含有するので、キートップ部材と筺体間の誘電率をより低下させることができる。また、スポンジ等の弾性部材を選択すれば、キートップ部材と筺体との衝突に伴う衝突音を抑制することが可能になる。

本発明に係る静電容量型入力装置の実施形態を模式的に示す斜視説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の実施形態を模式的に示す断面説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の実施形態におけるキートップ部材を模式的に示す斜視説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の実施形態における筺体を模式的に示す斜視説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の実施形態における筺体の裏面を模式的に示す斜視説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の第２の実施形態におけるキートップ部材を模式的に示す斜視説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の第２の実施形態における筺体を模式的に示す斜視説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の第３の実施形態を模式的に示す断面説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の第３の実施形態におけるキートップ部材を模式的に示す斜視説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の第４の実施形態を模式的に示す断面説明図である。本発明に係る静電容量型入力装置の第４の実施形態における弾性部材を模式的に示す斜視説明図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における静電容量型入力装置は、図１ないし図５に示すように、静電容量センサシート１の電極３を形成する検出電極５と筺体用電極６とに弾性クリック体１０と筺体２０とをそれぞれ近接対向させ、弾性クリック体１０に、指等の操作体９に操作されるキートップ部材３０を取り付け、筺体２０に、キートップ部材３０を操作可能に露出させる操作口２１を穿孔してその周縁部をキートップ部材３０に対向させるとともに、キートップ部材３０と操作口２１の周縁部との間に、キートップ部材３０と筺体２０間の誘電率を低下させる低減部材４０を介在し、静電容量センサシート１の検出電極５と操作体９との間に形成された静電容量の変化を検出判定手段により検出するようにしている。

静電容量センサシート１は、図２に示すように、例えば平面矩形の薄い絶縁シート２を備え、この絶縁シート２の表面に必要数の電極３が形成されており、絶縁シート２の裏面には、強度を増す補強板４が変形防止の観点から両面粘着テープ等により粘着される。

絶縁シート２としては、特に限定されるものではないが、例えばポリエステル系、ポリプロピレン系、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、フェノール樹脂系、ガラス繊維含浸エポキシ樹脂、アクリル製のフィルム等があげられる。これらの中でも、寸法安定性や絶縁性に優れる可撓性の薄い透明なポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート製のフィルムが好適である。また、絶縁シート２として、ガラス繊維含浸エポキシ樹脂を用いれば、高強度が期待できるので、補強板４を省略することができる。絶縁シート２の表面には、必要に応じ、電極３を保護する光透過性のフィルム等からなるカバーが積層して接着される。

電極３は、図２に示すように、弾性クリック体１０の下方に位置する検出電極５と、筺体２０に近接対向する筺体用電極６とを備えて形成され、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、真鍮、これらの積層部材や合金、導電ペースト、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、金属メッシュ、金属ナノファイバー、導電性ポリマー等を用いて形成される。

検出電極５は、例えば平坦な薄膜の第一、第二の検出電極７・８に分割され、第一の検出電極７が平面円形に形成されるとともに、この第一の検出電極７が平面Ｃ字形等の第二の検出電極８に接触しないよう隙間をおいて包囲されており、操作体９との間に弾性クリック体１０を挟んで静電容量を形成するよう機能する。

第一の検出電極７は、その周縁部から細長い線条の配線が伸長され、この配線が第二の検出電極８の両端部間の切れ目を通過して絶縁シート２の周縁部方向に伸び、配線の末端部が図示しない検出判定手段の入力端子に電気的に接続される。この配線は、第一、第二の検出電極７・８と同様の材料により形成される。このような第一の検出電極７は、弾性クリック体１０のキートップ部材３０に接触して押圧操作する操作体９との間に静電容量を形成する。

第二の検出電極８は、その外周縁部に細長い線条の配線が電気的に接続され、この配線の末端部が検出判定手段の入力端子に電気的に接続される。この配線も、第一、第二の検出電極７・８と同様の材料により形成される。このような第二の検出電極８は、弾性クリック体１０のキートップ部材３０から離れた操作体９との間、弾性クリック体１０のキートップ部材３０に接触した操作体９との間に静電容量を形成する。

筺体用電極６は、特に限定されるものではないが、例えば所定の間隔で並ぶ平坦な薄膜の矩形片や平面枠形に形成され、絶縁シート２の表面周縁部等に形成されており、検出判定手段の入力端子に電気的に接続される。この筺体用電極６は、第一、第二の検出電極７・８と同様の材料により形成される。

弾性クリック体１０は、図２に示すように、例えば弾性に優れるシリコーンゴムやフッ素ゴム等を使用して成形され、第一の検出電極７の表面に隙間、換言すれば、空気層を介し接離可能に対向するとともに、脚部１２が第二の検出電極８の表面に粘着固定され、指等で接触操作されたり、押圧操作される入力用の多段スイッチとして機能する。この弾性クリック体１０の裏面中央部１１は、円柱形に形成されて第一の検出電極７方向に突出し、第一の検出電極７の表面に空気層を介して接離可能に上方から対向しており、操作体９の押圧操作時に、第一の検出電極７の表面に圧接して静電容量を増大させる。

弾性クリック体１０の下部周縁からは屈曲変形可能なスカート形の脚部１２が第二の検出電極８方向に徐々に拡開しながら伸長され、この傾斜した脚部１２の下端が平坦なフランジ１３に形成されており、このフランジ１３が第二の検出電極８の表面に両面粘着テープ等を介し固定される。脚部１２のフランジ１３裏面には、第一、第二の検出電極７・８の配線に隙間を介して対向する細長いエア排気溝が弾性クリック体１０の幅方向に必要に応じて切り欠かれ、このエア排気溝が弾性クリック体１０のストローク時に内部の空気を外部に排気して弾性クリック体１０の変形や復帰動作を容易にする。

両面粘着テープは、例えばアクリル系の基材の両面が粘着性等の周知のテープからなり、第二の検出電極８表面と弾性クリック体１０のフランジ１３裏面との間に介在されてこれらを粘着する。この両面粘着テープは、絶縁性のタイプでも良いが、静電容量の変化を広く確保する観点からすると、導電性のタイプが好ましい。

筺体２０は、図１、図２、図４、図５に示すように、例えばポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、アクリル等からなる絶縁性の成形材料により、立体的な箱形の非入力体に三次元成形され、開口した下部が静電容量センサシート１の表面に筺体用電極６を介して覆着される。この筺体２０は、静電容量センサシート１の大きさに対応する平面略矩形に構成され、中央部の厚さ方向には、弾性クリック体１０に遊嵌する平面矩形の操作口２１が穿孔されており、この操作口２１が弾性クリック体１０のキートップ部材３０を操作可能に露出させる。

筺体２０と筺体用電極６とは、その間に隙間（空気層）が区画されるが、この隙間が極力小さくなるよう各種の両面粘着テープや粘着材で固定される。このような固定により、筺体９に対する操作体９の接触を筺体用電極６で高感度に検出することができる。

キートップ部材３０は、図１ないし図３に示すように、平面矩形に成形されて弾性クリック体１０の平坦な表面上部に被操作部材として密着され、周面の下部に脱落防止用の係合フランジ３１が周設されており、この係合フランジ３１が筺体２０の操作口２１の平坦な周縁部裏面に隙間を介して対向する。このキートップ部材３０は、例えばポリカーボネート、アクリル、ポリブチレンテレフタレート等の樹脂、ガラス、アルミニウム、クロム、ニッケル等の金属を用いて０．５〜３．０ｍｍ程度の厚さに形成され、弾性クリック体１０の表面上部よりも大きい板に形成されており、表面が操作体９の操作に資するよう湾曲して凹み形成される。

キートップ部材３０の表裏面のうち、少なくとも表面には、必要に応じ、模様、色彩、文字、図形、記号等が形成され、操作体９の操作の便宜が図られる。このようなキートップ部材３０は、弾性クリック体１０の表面上部にプリロードの作用した状態で圧接して密着される。

なお、キートップ部材３０が透明な材質の場合には、裏面に模様、色彩、文字、図形、記号等を形成することができる。また、プラスチック製のキートップ部材３０に加飾する場合、加飾の材質は、導電性でも良いし、絶縁性でも良い。

低減部材４０は、図２、図４、図５に示すように、例えば複数の突起４１からなり、この複数の突起４１が操作口２１の周縁部裏面に間隔をおいて配列形成される。各突起４１は、例えば背の低い小さな円柱形、角柱形、円錐台、先細りのピン等に形成されて下方に指向し、キートップ部材３０の係合フランジ３１表面に上方から接離可能に接触する。突起４１の表面は、係合フランジ３１との接触範囲を縮小し、キートップ部材３０と筺体２０間の誘電率を低下させるため、必要に応じて微小な凹凸が多数形成されたり、粗く粗面化処理される。

検出判定手段は、図示しないが、例えばマイクロコントローラ等からなり、ＲＡＭに所定の履歴等が記憶されるとともに、ＲＯＭに所定のプログラムが記憶され、この所定のプログラムが制御コントローラにより、必要に応じて書き換えられる。マイクロコントローラとしては、特に限定されるものではないが、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏブロック等を内蔵し、デジタル回路とアナログ回路とをＩＣ内で別々に設計可能なサイプレス社製のＰＳｏＣ（サイプレスセミコンダクターコーポレーションの登録商標）等が使用される。このＰＳｏＣには、ＣＹ８Ｃ２１６４５タイプ、ＣＹ８Ｃ２２３４５タイプ、ＣＹ８Ｃ２４９９４タイプ等がある。

このような検出判定手段は、ＣＰＵがＲＡＭ領域を作業領域としてＲＯＭに記憶された所定のプログラムを読み込むことにより、コンピュータとして所定の機能を実現する。すなわち、検出判定手段は、静電容量の変化を検出値に変換して検出する機能と、検出した第二の検出電極８の検出値を第一の閾値と比較する機能と、比較した第二の検出電極８の検出値が第一の閾値を越える場合に、操作体９と弾性クリック体１０のキートップ部材３０とが接触状態にあると判定する機能と、比較した第二の検出電極８の検出値が第一の閾値以下の場合に、操作体９と弾性クリック体１０のキートップ部材３０とが非接触状態にあると判定する機能と、第一の検出電極７の検出値を第二の閾値と比較する機能と、比較した第一の検出電極７の検出値が第二の閾値を越える場合に、操作体９の押圧操作により、第一の検出電極７と変形した弾性クリック体１０とが接触状態にあると判定する機能と、比較した第一の検出電極７の検出値が第二の閾値以下の場合に、第一の検出電極７と弾性クリック体１０とが非接触状態にあると判定する機能とを実現する。

第一の閾値は、操作体９と弾性クリック体１０のキートップ部材３０とが接触した場合の静電容量値や実験結果等を考慮して設定される。また、第二の閾値は、操作体９が弾性クリック体１０を押圧操作した場合の静電容量値や実験結果等を考慮して設定される。

次に、静電容量型入力装置の動作について説明する。先ず、操作体９が弾性クリック体１０のキートップ部材３０からやや離れ、操作体９と弾性クリック体１０のキートップ部材３０とが非接触の状態にある場合について説明すると、この場合、操作体９と第二の検出電極８との間に形成される静電容量は、操作体９と第二の検出電極８との間の距離が大きく長く、第二の検出電極８と弾性クリック体１０とが非接触でこれらの間に誘電率の低い空気層が介在するので、非常に小さな値となり、検出値の値も非常に小さくなる。

この際、キートップ部材３０の平坦な係合フランジ３１表面に低減部材４０である複数の突起４１が上方から接触するので、キートップ部材３０と筺体２０間の誘電率は低い値となる。したがって、例え筺体２０の表面に操作体９が触れても、キートップ部材３０と弾性クリック体１０とを経由して検出電極５との静電容量の増加を抑制することができるので、ノイズの発生を抑制することができる。

操作体９が弾性クリック体１０のキートップ部材３０に非接触で近接すると、検出判定手段は、静電容量の変化を検出値に変換して検出し、この検出した第二の検出電極８の検出値を第一の閾値と比較する。比較した結果、第二の検出電極８の検出値が非常に小さな値で、第一の閾値以下となるので、操作体９と弾性クリック体１０のキートップ部材３０とが非接触状態にあると判定されることとなる。

次いで、操作体９が弾性クリック体１０のキートップ部材３０を押圧操作するのではなく、キートップ部材３０の表面に単に触れたり、摺接する接触操作の場合について説明する。この場合、操作体９と第二の検出電極８との間に形成される静電容量は、操作体９と第二の検出電極８との間の距離が小さく短いので、上記値よりも大きな値となり、検出値の値も大きくなる。

この際、キートップ部材３０の係合フランジ３１表面に複数の突起４１が上方から接触するので、キートップ部材３０と筺体２０間の誘電率は低い値となる。したがって、例え筺体２０に操作体９が触れても、キートップ部材３０と弾性クリック体１０とを経由して検出電極５との静電容量の増加を抑制することができるので、ノイズの発生を抑制することが可能となる。また、キートップ部材３０に操作体９が触れても、筺体用電極６との静電容量の増加を抑制することができるので、ノイズの発生抑制が期待できる。

操作体９が弾性クリック体１０のキートップ部材３０に接触すると、検出判定手段は、静電容量の変化を検出値に変換して検出し、この検出した第二の検出電極８の検出値を第一の閾値と比較する。比較した結果、第二の検出電極８の検出値が第一の閾値を越えるので、操作体９と弾性クリック体１０とがキートップ部材３０を介して接触状態にあると判定され、所定の機能が実行される。

次いで、操作体９が弾性クリック体１０のキートップ部材３０に触れて押圧操作し、第一の検出電極７と変形した弾性クリック体１０の裏面中央部１１とが接触する場合について説明する。この場合、操作体９と第一の検出電極７との間に形成される静電容量は、操作体９と第一の検出電極７との間の距離が最も小さく短く、しかも、第一の検出電極７と弾性クリック体１０とが接触して空気層が介在しなくなるので、大きく増加し、検出値も大きくなる。

操作体９が弾性クリック体１０のキートップ部材３０を押圧操作すると、検出判定手段は、静電容量の変化を検出値に変換して検出し、第一の検出電極７の検出値を第二の閾値と比較する。その結果、比較した第一の検出電極７の検出値が第二の閾値を越えるので、操作体９の押圧操作により、第一の検出電極７と変形した弾性クリック体１０とが接触状態にあると判定され、所定の別の機能が実行される。

なお、比較した第一の検出電極７の検出値が第二の閾値以下の場合には、操作体９が弾性クリック体１０のキートップ部材３０に触れるに止まり、第一の検出電極７と弾性クリック体１０とが非接触状態にあると判定される。

上記構成によれば、筺体２０の操作口２１周縁部に、弾性クリック体１０のキートップ部材３０との接触面積を最小限にする突起４１を配列形成するので、この突起４１に静電容量の大きな変化を抑制させることができ、筺体２０に対する操作体９の接触が、筺体２０を介し筺体用電極６で反応するものの、キートップ部材３０と弾性クリック体１０を介して検出電極５で反応しないようにすることができる。

また、弾性クリック体１０のキートップ部材３０に対する操作体９の接触が、キートップ部材３０と弾性クリック体１０を介して検出電極５で反応するものの、筺体２０を介して筺体用電極６で反応しないようにすることができる。したがって、キートップ部材３０に対する接触を高感度で検出することができる。また、筺体２０から弾性クリック体１０に振動が伝播するのを抑制したり、弾性クリック体１０から筺体２０に振動が伝播するのを低減することができる。

また、筺体２０の操作口２１の突起４１にキートップ部材３０の係合フランジ３１を僅かに加圧した状態でセットすることができるので、キートップ部材３０が非押圧状態でがたつくおそれを有効に排除することが可能になる。また、弾性クリック体１０の平坦な表面上部にキートップ部材３０を単に貼着するのではなく、プリロードの作用した状態で圧着し、弾性クリック体１０とキートップ部材３０との間に空気が侵入しないようにするので、キートップ部材３０の位置ずれを防止したり、クリアランスを小さくしたりすることが可能となる。これらの効果は、静電容量センサシート１の検出電極５上に弾性クリック体１０を配置しただけでも大いに期待することができる。

また、静電容量センサシート１の検出電極５上に弾性クリック体１０を単に配置するのではなく、検出電極５上に弾性クリック体１０のフランジ１３を強固に支持させれば、以下の効果を得ることが可能となる。すなわち、検出電極５と弾性クリック体１０とを常時同じ個所に位置させることができるので、例え振動が作用しても、弾性クリック体１０のＸＹ方向への位置ずれを有効に防止することが可能となる。したがって、検出電極５と弾性クリック体１０との対向面積が変動しないので、静電容量の変化にバラツキが生じたり、静電容量の変化の検出に支障を来す事態を未然に排除することが可能となる。

また、静電容量の変化にバラツキが発生しにくいので、検出値との比較に用いられる検出判定手段の閾値を高精度、かつ精密に設定することができる。また、検出電極５と弾性クリック体１０のフランジ１３とを強固に固定し、弾性クリック体１０の脚部１２の自由な動きを制限するので、弾性クリック体１０が押圧操作されても、脚部１２が撓んで持ち上がることが少ない。したがって、弾性クリック体１０の検出電極５との対向面積が縮小し、静電容量の変化が不安定になるおそれを有効に排除することができる。

さらに、弾性クリック体１０のフランジ１３の固定により、静電容量の変化が安定するので、検出電極５と弾性クリック体１０の突出した裏面中央部１１との隙間を小さくすることが可能となる。これにより、検出電極５から弾性クリック体１０までのストロークを広く長く確保する必要がないので、静電容量型入力装置の用途が限定されることがなく、薄型パネル等にも使用でき、汎用性の向上が大いに期待できる。

次に、図６と図７は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、低減部材４０を複数の突起４１とし、この複数の突起４１を操作口２１の周縁部裏面に配列形成するのではなく、キートップ部材３０の平坦な係合フランジ３１表面に間隔をおいて配列形成するようにしている。

各突起４１は、例えば背の低い小さな円柱形、角柱形、円錐台、先細りのピン等に形成され、操作口２１の周縁部裏面に下方から接離可能に接触する。突起４１の表面は、キートップ部材３０と筺体２０間の誘電率を低下させるため、必要に応じて微小な凹凸が多数形成されたり、粗く粗面化処理される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、操作口２１の周縁部裏面に複数の突起４１を成形することができない場合に有益なのは明らかである。

次に、図８と図９は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、低減部材４０を平面枠形のエンドレス突起４２とし、このエンドレス突起４２をキートップ部材３０の平坦な係合フランジ３１表面に一体成形して操作口２１の平坦な周縁部裏面に下方から接離可能に接触させるようにしている。

エンドレス突起４２は、細長い帯形に形成され、キートップ部材３０の係合フランジ３１表面に一体成形されることが好ましいが、必要に応じ、操作口２１の周縁部裏面に一体成形されても良い。すなわち、エンドレス突起４２は、キートップ部材３０の係合フランジ３１と、操作口２１の周縁部裏面のどちらにも成形することができる。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、切れ目のないエンドレス突起４２が操作口２１の周縁部裏面に接触して筺体２０の内外を遮断するので、静電容量型入力装置の不使用時に筺体２０の外部から内部に塵や埃が侵入するのを防止することができるのは明白である。

次に、図１０と図１１は本発明の第４の実施形態を示すもので、この場合には、低減部材４０をエンドレスの弾性部材４３として空気を含有させ、この弾性部材４３を、キートップ部材３０の平坦な係合フランジ３１表面に取り付けて操作口２１の平坦な周縁部裏面に下方から接離可能に接触させるようにしている。

弾性部材４３は、例えば圧縮変形可能なスポンジや不織布を使用して薄い平面枠形に形成され、キートップ部材３０の係合フランジ３１表面に接着されることが好ましいが、必要に応じ、操作口２１の周縁部裏面に接着されても良い。すなわち、弾性部材４３は、キートップ部材３０の係合フランジ３１と、操作口２１の周縁部裏面のどちらにも接着することができる。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、弾性部材４３に樹脂よりも誘電率の低い空気を多く含有させれば、キートップ部材３０と筺体２０間の誘電率をさらに低下させることができる。また、厚いスポンジ製の弾性部材４３を使用すれば、キートップ部材３０と筺体２０との衝突に伴う衝突音を抑制することができる。

なお、上記実施形態では電極３として、検出電極５と筺体用電極６とを示したが、必要に応じ、筺体用電極６を省略しても良い。また、検出電極５を第一、第二の検出電極７・８に分割したが、検出電極５を分割せずに平面円形等に形成し、この検出電極５の周縁部に弾性クリック体１０のフランジ１３を固定しても良い。また、第二の検出電極８の表面に弾性クリック体１０のフランジ１３を直接固定しても良いが、第二の検出電極８の表面に弾性クリック体１０のフランジ１３をカバーを介して固定しても良い。

また、第二の検出電極８に弾性クリック体１０のフランジ１３を接着剤や粘着剤により固定しても良い。さらに、キートップ部材３０やその係合フランジ３１の形状の変更に応じ、エンドレス突起４２や弾性部材４３を平面リング形等に形成することも可能である。

本発明に係る静電容量型入力装置は、音楽プレイヤー、家電製品、玩具、建築具、コンピュータ機器、情報通信機器、自動車搭載機器等の製造分野で使用される。

１静電容量センサシート
２絶縁シート
３電極
５検出電極
６筺体用電極
７第一の検出電極
８第二の検出電極
９操作体
１０弾性クリック体
１２脚部
１３フランジ
２０筺体
２１操作口
３０キートップ部材
３１係合フランジ
４０低減部材
４１突起
４２エンドレス突起
４３弾性部材

Claims

絶縁基材に電極が形成された静電容量センサシートと、この静電容量センサシートに支持される弾性クリック体と、静電容量センサシートに取り付けられ、静電容量センサシートと弾性クリック体とを保護する筺体と、静電容量センサシートの電極に導電性の操作体が接近する場合に、静電容量センサシートの電極と操作体との間に形成された静電容量の変化を検出する検出判定手段とを含んでなる静電容量型入力装置であって、
静電容量センサシートの絶縁基材をポリエチレンテレフタレート製あるいはポリカーボネート製としてその表面に電極を形成し、電極に弾性クリック体と筺体のうち、少なくとも弾性クリック体を隙間をおいて接離可能に固定し、弾性クリック体の表面上部に、被操作用のキートップ部材をプリロードの作用した状態で圧着してその周面に脱落防止用の係合フランジを形成し、筺体には、弾性クリック体に遊嵌してキートップ部材を露出させる操作口を設けるとともに、この操作口の周縁部をキートップ部材の係合フランジ表面に対向させ、キートップ部材の係合フランジ表面あるいは筺体の操作口の周縁部裏面には、これらに接触してキートップ部材と筺体間の誘電率を低下させる突起を形成し、
検出判定手段は、静電容量の変化を検出値に変換して第一の閾値と比較する機能と、比較した電極の検出値が第一の閾値を越える場合に、操作体と弾性クリック体のキートップ部材とが接触状態にあると判定する機能と、比較した電極の検出値が第一の閾値以下の場合に、操作体と弾性クリック体のキートップ部材とが非接触状態にあると判定する機能と、電極の検出値を第二の閾値と比較する機能と、比較した電極の検出値が第二の閾値を越える場合に、操作体の押圧操作により、電極と弾性クリック体とが接触状態にあると判定する機能と、比較した電極の検出値が第二の閾値以下の場合に、電極と弾性クリック体とが非接触状態にあると判定する機能とを実現することを特徴とする静電容量型入力装置。
突起を複数とし、この複数の突起をキートップ部材の係合フランジ表面あるいは筺体の操作口の周縁部裏面に間隔をおいて配列形成した請求項１記載の静電容量型入力装置。
突起を、エンドレス突起とした請求項１記載の静電容量型入力装置。
絶縁基材に電極が形成された静電容量センサシートと、この静電容量センサシートに支持される弾性クリック体と、静電容量センサシートに取り付けられ、静電容量センサシートと弾性クリック体とを保護する筺体と、静電容量センサシートの電極に導電性の操作体が接近する場合に、静電容量センサシートの電極と操作体との間に形成された静電容量の変化を検出する検出判定手段とを含んでなる静電容量型入力装置であって、
静電容量センサシートの絶縁基材をポリエチレンテレフタレート製あるいはポリカーボネート製としてその表面に電極を形成し、電極に弾性クリック体と筺体のうち、少なくとも弾性クリック体を隙間をおいて接離可能に固定し、弾性クリック体の表面上部に、被操作用のキートップ部材をプリロードの作用した状態で圧着してその周面に脱落防止用の係合フランジを形成し、筺体には、弾性クリック体に遊嵌してキートップ部材を露出させる操作口を設けるとともに、この操作口の周縁部をキートップ部材の係合フランジ表面に対向させ、キートップ部材の係合フランジ表面あるいは筺体の操作口の周縁部裏面には、これらに接触してキートップ部材と筺体間の誘電率を低下させる空気含有の弾性部材をエンドレスに取り付け、
検出判定手段は、静電容量の変化を検出値に変換して第一の閾値と比較する機能と、比較した電極の検出値が第一の閾値を越える場合に、操作体と弾性クリック体のキートップ部材とが接触状態にあると判定する機能と、比較した電極の検出値が第一の閾値以下の場合に、操作体と弾性クリック体のキートップ部材とが非接触状態にあると判定する機能と、電極の検出値を第二の閾値と比較する機能と、比較した電極の検出値が第二の閾値を越える場合に、操作体の押圧操作により、電極と弾性クリック体とが接触状態にあると判定する機能と、比較した電極の検出値が第二の閾値以下の場合に、電極と弾性クリック体とが非接触状態にあると判定する機能とを実現することを特徴とする静電容量型入力装置。