JPWO2019008644A1 - 表示操作装置 - Google Patents

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    • H01H36/00Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding

Abstract

基板(201)と、基板(201)の一方の面に配列されたタッチセンサ電極(202,204,206,208)を備えたタッチセンサである複数の操作部(405,407,409,411)と、基板(201)の一方の面に、複数のタッチセンサ電極(202,204,206,208)同士の間に配置され、操作部(405,407,409,411)へのタッチ操作に連動して点灯状態が変化する発光部(203,205,207)を備えた複数の表示部(406,408,410)と、基板(201)の他方の面であってタッチセンサ電極(202,204,206,208)の列の中間部かつ、タッチセンサ電極(202,204,206,208)と重ならない位置に配置され、操作部(405,407,409,411)へのタッチ操作を検出し、発光部(203,205,207)の点灯状態を変更するタッチセンサ制御部(214)とを備える。

Description

本発明は、タッチセンサを備えた操作部及び操作部へのタッチ操作に連動して表示内容が変化する表示部を有する表示操作装置に関する。
静電容量式のタッチセンサは、ボタンを電極で構成し、電極の静電容量の変化を検知することにより、ボタンが押されたことを検出する。以下、タッチセンサのボタンを構成する電極をタッチセンサ電極という。静電容量式のタッチセンサは、近年、多くの電気機械器具の操作部に採用されている。静電容量式のタッチセンサは、平坦なパネルに操作部を構成できるため、搭載する電気機械器具のデザイン性を向上させることができる。また、静電容量式のタッチセンサは、搭載する電気機械器具の構造部品を減らしてコストの低減を図ることができる。
電気機械器具のユーザインタフェースには、操作部と、操作部へのタッチ操作に連動して表示内容が変化する表示部とを並べて配置した表示操作装置が用いられている。表示操作装置は、電気機械器具の状態を表示部で表示することが可能である。
タッチセンサ電極は、アクリル又は樹脂フィルムといった材料に、インジウムスズ酸化物(Indium Tin Oxide, ITO)又は銀ペーストを貼り付けて構成することが一般的である。特許文献1に開示されるように、電磁調理器といった耐熱性が要求される電気機械器具では、導電性ゴム製のガスケットを使用することによって、タッチセンサの信頼性の向上が図られることもある。
特開2016−81818号公報
静電容量式のタッチセンサは、タッチセンサ電極とタッチ操作を判定するタッチセンサ制御部と接続する配線に、距離の制約がある。透明電極シートを使用する場合、透明電極シートの任意の位置から配線を出し、タッチセンサ制御部が実装されている基板に接続すると、タッチセンサ電極とタッチセンサ制御部との間の配線長が長くなる。したがって、操作部と表示部とを交互に配置した表示操作装置では、表示部の面積が大きい場合、配線長の制約を満たすことが難しくなる可能性がある。
一方で、ガスケットを使用する場合には、細長いデザインであるとタッチセンサ制御部から各タッチセンサの電極への配線が難しくなる。タッチセンサ制御部と各タッチセンサの電極との間の配線は、配線同士の間、電極と配線との間、他の回路パターン、又は部品と配線との間で寄生容量が発生しないように、距離を確保する必要がある。表示操作装置では表示部にも配線が必要であるため、ガスケットを使用する場合、細長い基板に電極、配線パターン及びタッチセンサ制御部といった実装部品を配置すると距離制約を満たすことが難しくなる可能性がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、操作部と表示部とを交互に配置しても配線の制約を満たしやすい表示操作装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る表示操作装置は、基板と、基板の一方の面に配列されたタッチセンサ電極を備えたタッチセンサである複数の操作部と、基板の一方の面に、複数のタッチセンサ電極同士の間に配置され、操作部へのタッチ操作に連動して点灯状態が変化する発光部を備えた複数の表示部と、基板の他方の面であってタッチセンサ電極と重ならない位置に配置され、操作部へのタッチ操作を検出し、発光部の点灯状態を変更するタッチセンサ制御部とを備える。タッチセンサ制御部は、タッチセンサ電極の列の中間部に配置されている。
本発明に係る表示操作装置は、操作部と表示部とを交互に配置しても配線の制約を満たしやすいという効果を奏する。
本発明の実施の形態1に係る表示操作装置の構成を示す図 実施の形態1に係る表示操作装置の表示操作部の拡大図 実施の形態1に係る表示操作装置の操作表示部の構造を示す図 実施の形態1に係る表示操作装置の基板の表面の部品配置を示す図 実施の形態1に係る表示操作装置の基板裏面の部品配置を示す図 実施の形態1に係る表示操作装置の基板に実装された部品及び配線パターンの配置を示す図 実施の形態1に係る表示操作装置の基板上の配線の制約を示す図 本発明の実施の形態2に係る表示操作装置の基板に実装された部品及び配線の配置を示す図 実施の形態1,2に係る表示操作装置の表示操作部の変形例を示す図
以下に、本発明の実施の形態に係る表示操作装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る表示操作装置の構成を示す図である。図2は、実施の形態1に係る表示操作装置の表示操作部の拡大図である。図2は、図1中のA部を拡大して示している。表示操作装置10は、電気機械器具に搭載され、ユーザインタフェースに用いられる。表示操作装置10は、意匠面パネル401,402と、意匠面パネル401,402に埋め込まれた表示操作部403を有する。図1に示す表示操作装置10において、表示操作部403は縦長であるが、横長であってもよい。意匠面パネル401,402は、表示操作装置10を搭載する電気機械器具の筐体を兼ねてもよい。
表示操作部403は、静電容量式のタッチセンサである操作部405,407,409,411と、操作部405,407,409,411へのタッチ操作に連動して表示内容が変化する表示部406,408,410とが交互に配置されている。なお、操作部及び表示部の数は、一例である。
図3は、実施の形態1に係る表示操作装置の操作表示部の構造を示す図である。図3は、図2中のIII-III線に沿った断面を示している。図4は、実施の形態1に係る表示操作装置の基板の表面の部品配置を示す図である。図5は、実施の形態1に係る表示操作装置の基板裏面の部品配置を示す図である。基板201には、タッチセンサを構成する電極であるタッチセンサ電極202,204,206,208、操作部405,407,409,411へのタッチ操作に連動して点灯状態が変化する発光部203,205,207及び操作部405,407,409,411へのタッチ操作を検出し、発光部203,205,207の点灯状態を変更するタッチセンサ制御部214が実装されている。点灯状態の変化とは、点灯、消灯及び点滅の切り替えに加え、点滅パターンの変化を含む。なお、点灯状態の変化とは、発光部が発する色の変化であってもよい。タッチセンサ電極202,204,206,208及び発光部203,205,207は、基板201の一方の面に実装されており、タッチセンサ制御部214は、基板201の他方の面に実装されている。以下、タッチセンサ電極202,204,206,208及び発光部203,205,207が実装された側を基板201の表面といい、タッチセンサ制御部214が実装された側を基板201の裏面という。
操作部405,407,409,411は、基板201の表面に配列されたタッチセンサ電極202,204,206,208を備えた静電用容量式のタッチセンサである。操作部405,407,409,411は、タッチセンサ電極202,204,206,208が配置された部分に形成されている。表示部406,408,410は、発光部203,205,207が配置された部分に形成されている。
発光部203,205,207は、タッチセンサ電極202,204,206,208同士の間に配置されている。表示部406,408,410における表示内容は、発光部203,205,207の点灯状態が変化することにより変化する。タッチセンサ制御部214は、タッチセンサ電極202,204,206,208が実装された位置の裏側とはならず、タッチセンサ電極202,204,206,208との距離が確保できる位置に実装されている。具体的には、タッチセンサ制御部214は、基板201の裏面であって発光部205が実装された位置の裏側となる箇所に実装されている。すなわち、タッチセンサ制御部214は、タッチセンサ電極202,204,206,208の列の一端側のタッチセンサ電極202と他端側のタッチセンサ電極208との中間の位置に実装されている。つまり、タッチセンサ制御部214は、タッチセンサ電極202,204,206,208の列の中間部に配置されている。なお、タッチセンサ電極202,204,206,208の列の中間部とは、列の一端側のタッチセンサ電極202と他端側のタッチセンサ電極208と間の部分である。したがって、ここではタッチセンサ制御部214は、タッチセンサ電極202,204,206,208の列の中央に配置されているが、列の中央以外の部分にタッチセンサ制御部214を配置してもよい。
タッチセンサ電極202,204,206,208と、パネル209とは、ブラケット210を介して隙間無く密着している。パネル209は、タッチセンサボタンを表示できる材料で形成されている。パネル209の材料には、アクリルを適用できるがこれに限定はされない。
タッチセンサ電極202,204,206,208は、一列に配列されており、列の一端側から他端側に向かってタッチセンサ電極202,204,206,208の順に並べられている。
タッチセンサ制御部214は、QFP(Quad Flat Package)のように四辺に端子が配置されたパッケージであり、パッケージの四辺が基板201の辺に対して傾きを有している。タッチセンサ制御部214のパッケージの四辺の基板201の辺に対しての傾きには45度を挙げることができるが、この角度に限定はされない。
図6は、実施の形態1に係る表示操作装置の基板に実装された部品及び配線パターンの配置を示す図である。タッチセンサ制御部214は、タッチセンサ電極202,204,206,208の列の一端側に向かって形成されたタッチセンサ電極配線510を介してタッチセンサ電極202に接続されている。タッチセンサ制御部214は、タッチセンサ電極202,204,206,208の列の一端側に向かって形成されたタッチセンサ電極配線511を介してタッチセンサ電極204に接続されている。タッチセンサ制御部214は、タッチセンサ電極202,204,206,208の列の他端側に向かって形成されたタッチセンサ電極配線513を介してタッチセンサ電極206に接続されている。タッチセンサ制御部214は、タッチセンサ電極202,204,206,208の列の他端側に向かって形成されたタッチセンサ電極配線514を介してタッチセンサ電極208に接続されている。タッチセンサ制御部214は、発光部配線504,506を介して発光部203,207と接続されている。
タッチセンサ制御部214とタッチセンサ電極202,204,206,208とを接続するタッチセンサ電極配線510,511,513,514は、タッチセンサ電極202,204,206,208の列の一方の側方に形成されており、タッチセンサ制御部214と発光部203,207とを接続する発光部配線504,506は、タッチセンサ電極202,204,206,208の列の他方の側方に形成されている。各辺が基板201の辺に対し傾いた状態でタッチセンサ制御部214を基板201に実装することにより、パッケージの端子が接続されるランドから基板201の辺に向かってタッチセンサ電極配線510,511,513,514及び発光部配線504,506を配置することができるため、配線効率を向上させ、表示操作装置10の小型化を実現できる。
タッチセンサ周辺回路512は、タッチセンサ制御部214がタッチセンサの閾値判定を行うにあたって必要とする回路であり、コンデンサ及び抵抗といった素子を備える。タッチセンサ周辺回路512は、タッチセンサ電極配線510とタッチセンサ電極配線513,514との間かつタッチセンサ制御部214に隣接して配置されている。
タッチセンサ電極配線510,513,514よりも基板201の周縁側には、グラウンドパターン509が配置されている。グラウンドパターン509は、基板201の四辺又はいずれかの辺を覆ってもよい。
グラウンドパターン509は、タッチセンサ周辺回路512から延ばされている。
図7は、実施の形態1に係る表示操作装置の基板上の配線の制約を示す図である。なお、説明が煩雑になることを避けるために、タッチセンサ電極206,208、発光部205,207、タッチセンサ電極配線513,514の図示は省略している。タッチセンサ制御部214とタッチセンサ電極202,204はタッチセンサ電極配線510及び511を介して電気的に接続されている。発光部203はタッチセンサ制御部214と発光部配線504を介して電気的に接続されている。タッチセンサ制御部214とタッチの閾値を判定するために、タッチ制御部214に隣接して配置されているタッチセンサ周辺回路512は周辺回路配線301を介して電気的に接続されている。タッチセンサ電極配線510,511及びタッチセンサ電極202,204の間で距離の制約を設ける必要がある。浮遊容量が大きいと、人間の指がタッチしたときの容量変化が検出できなくなるため、必要となる距離があり、次に示す距離をとり設計する。なお、ここに示す距離は一例であり、本発明はこれに限定されない。タッチセンサ電極202,204同士の間の間隔Bは、5mm以上の距離が確保されている。タッチセンサ電極配線510,511と発光部203との間の間隔C、タッチセンサ電極配線510,511と発光部配線504との間の間隔D、タッチセンサ周辺回路512と発光部配線504との間の間隔E、及びタッチセンサ周辺回路512とタッチセンサ電極配線510,511との間の間隔Fは、2mm以上の距離が確保されている。この他にタッチセンサ制御部用電源、又はグラウンド周辺回路パターンがある場合は、これらについても他の部分に対して2mm以上の距離が確保される。
このように、配線間には制約が生じ小さい基板においては配線設計が成り立たず構成できないという問題が生じることがある。また、タッチセンサ電極配線510,511には、配線長もあまり長いと浮遊容量が増える結果となるため、配線長にも150mm以下といった制約が生じる。
タッチセンサ制御部214は、タッチセンサ電極202,208との浮遊容量に伴う距離制約が生じるため、タッチセンサ電極同士の間に実装することは一般的に行われないが、実施の形態1に係る表示操作装置10は、タッチセンサ制御部214がタッチセンサ電極202,204,206,208とは逆側の面に実装されているため、距離の制約を満たすことができる。
タッチセンサ制御部214をタッチセンサ電極202,204,206,208の列の中間部に配置することにより、タッチセンサ電極202,204,206,208の列の端部にタッチセンサ制御部214を配置する場合と比較して、平行するタッチセンサ電極配線510,511,513,514の数を減らすことができ、配線間距離の制約を満たすことが容易となる。したがって、実施の形態1に係る表示操作装置10は、小型化を実現できる。また、タッチセンサ電極配線510,511,513,514の配線長は、タッチセンサ制御部214をタッチセンサ電極202,204,206,208の列の端部に配置する場合と比較して短くなるため、配線長の制約を満たしやすくなる。
タッチセンサ電極配線510,513,514よりも基板201の周縁側にグラウンドパターン509を配置することにより、タッチセンサがノイズに弱くなることを防止できる。
タッチセンサ周辺回路512からグラウンドパターン509を延ばすことにより、効率的に配線を行うことができる。タッチセンサ電極配線510,513,514が通っているため、タッチセンサ電極502,508からグラウンドパターンを延ばすと、距離制約上浮遊容量が増えるが、タッチセンサ周辺回路512からグラウンドパターン509を延ばすことで、グラウンドパターン509に通じる配線の浮遊容量が増えることを抑制できる。
実施の形態2.
図8は、本発明の実施の形態2に係る表示操作装置の基板に実装された部品及び配線の配置を示す図である。実施の形態2に係る表示操作装置10の外観は、図1に示した実施の形態1に係る表示操作装置10と同様である。実施の形態2に係る表示操作装置10は、基板614にタッチセンサ制御部602,606と表示基板制御部604とが実装されている。タッチセンサ制御部602は、タッチセンサ電極の間に配置されている。タッチセンサ制御部606は、タッチセンサ電極の間に配置されている。表示基板制御部604は、タッチセンサ電極の間に配置されている。タッチセンサ電極がある面のタッチセンサ電極間には、発光部がされており、発光部の裏側にタッチセンサ制御部602,606及び表示基板制御部604が配置される。
タッチセンサ電極601,603,605,607は、一端側から他端側に向かってタッチセンサ電極601,603,605,607の順に配列されている。タッチセンサ制御部602は、タッチセンサ電極601,603,605,607の列の一端側に向かって形成されたタッチセンサ電極配線608を介してタッチセンサ電極601に接続されている。タッチセンサ制御部602は、タッチセンサ電極601,603,605,607の列の他端側に向かって形成されたタッチセンサ電極配線609を介してタッチセンサ電極603に接続されている。タッチセンサ制御部606は、タッチセンサ電極601,603,605,607の列の一端側に向かって形成されたタッチセンサ電極配線610を介してタッチセンサ電極605に接続されている。タッチセンサ制御部606は、タッチセンサ電極601,603,605,607の列の他端側に向かって形成されたタッチセンサ電極配線611を介してタッチセンサ電極607に接続されている。表示基板制御部604は、配線616,617を介してタッチセンサ制御部602,606に接続されている。
タッチセンサ周辺回路613は、タッチセンサ電極配線608とタッチセンサ電極配線609との間かつタッチ制御部602に隣接して配置されている。タッチセンサ周辺回路615は、タッチセンサ電極配線610とタッチセンサ電極配線611との間かつタッチ制御部606に隣接して配置されている。タッチセンサ周辺回路613,615は、基板614の周縁部に形成されたグラウンドパターン612に接続されている。
実施の形態2に係る表示操作装置10は、タッチセンサ制御部と表示部の表示内容を変更する表示基板制御部とを別構成とした場合でも、配線の制約を満たし、かつ操作部と表示部とが交互に並んだ構造とすることができる。
上記の実施の形態1,2において、タッチセンサ電極とパネルとの間にガスケットが配置された構造を示したが、透明電極を用いてもよい。図9は、実施の形態1,2に係る表示操作装置の表示操作部の変形例を示す図である。透明電極が印刷されたシートである透明電極シート102を意匠パネル101に貼り付け、意匠パネル101の文字又は模様が表示された部分に隣接してタッチセンサ電極104を配置している。基板103とタッチセンサ電極104とは、タッチセンサ電極配線106を介して接続されている。
タッチセンサ電極とパネルとの間にガスケットを配置したタッチセンサを用いる場合と同様に、タッチセンサ周辺回路512からグラウンドパターン509を延ばすことで、グラウンドパターン509に通じる配線の浮遊容量が増えることを抑制できる。したがって、実施の形態1,2の変形例に係る表示操作装置10は、配線の制約を満たしつつ、操作部と表示部とを交互に配置した構造とすることができる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
10 表示操作装置、101 意匠パネル、102 透明電極シート、103,201,614 基板、104,202,204,206,208,601,603,605,607 タッチセンサ電極、106,510,511,513,514,608,609,610,611 タッチセンサ電極配線、203,205,207 発光部、209 パネル、210 ブラケット、214,602,606 タッチセンサ制御部、301 周辺回路配線、401,402 意匠面パネル、403 表示操作部、405,407,409,411 操作部、406,408,410 表示部、504,506 発光部配線、509 グラウンドパターン、512,613,615 タッチセンサ周辺回路、604 表示基板制御部。

Claims (9)

  1. 基板と、
    前記基板の一方の面に配列されたタッチセンサ電極を備えたタッチセンサである複数の操作部と、
    前記基板の一方の面に、複数の前記タッチセンサ電極同士の間に配置され、前記操作部へのタッチ操作に連動して点灯状態が変化する発光部を備えた複数の表示部と、
    前記基板の他方の面であって前記タッチセンサ電極と重ならない位置に配置され、前記操作部へのタッチ操作を検出し、前記発光部の点灯状態を変更するタッチセンサ制御部とを備え、
    前記タッチセンサ制御部は、前記タッチセンサ電極の列の中間部に配置されている表示操作装置。
  2. 前記タッチセンサ制御部は、四辺に端子が配置されたパッケージであり、前記基板の四辺に対して前記タッチセンサ制御部の四辺が傾いた状態で前記基板に実装される請求項1に記載の表示操作装置。
  3. 前記基板は、
    前記タッチセンサ電極の列の一方の側方に、複数の前記タッチセンサ電極と前記タッチセンサ制御部とを接続するタッチセンサ電極配線を備え、
    前記タッチセンサ電極の列の他方の側方に、複数の前記発光部と前記タッチセンサ制御部とを接続する発光部配線を備える請求項1又は2に記載の表示操作装置。
  4. 前記タッチセンサ制御部が、前記操作部へのタッチ操作を検出する処理に用いるタッチセンサ周辺回路を備え、
    前記タッチセンサ周辺回路は、複数の前記タッチセンサ電極と前記タッチセンサ制御部とを接続し、前記タッチセンサ制御部から前記タッチセンサ電極の列の一端側に延びる前記タッチセンサ電極配線と、複数の前記タッチセンサ電極と前記タッチセンサ制御部とを接続し、前記タッチセンサ制御部から前記タッチセンサ電極の列の他端側に延びる前記タッチセンサ電極配線との間の部分に、前記タッチセンサ制御部に隣接して配置された請求項3に記載の表示操作装置。
  5. 前記タッチセンサ周辺回路から前記基板の周縁部まで延びたグラウンドパターンを有する請求項4に記載の表示操作装置。
  6. 前記タッチセンサ電極に重ねて設置されたガスケットと、前記ガスケットに重ねて設置されたパネルとを備える請求項1から5のいずれか1項に記載の表示操作装置。
  7. 基板と、
    前記基板の一方の面に配列されたタッチセンサ電極を備えたタッチセンサである複数の操作部と、
    前記基板の一方の面に、複数の前記タッチセンサ電極同士の間に配置され、前記操作部へのタッチ操作に連動して点灯状態が変化する発光部を備えた複数の表示部と、
    前記基板の他方の面であって前記タッチセンサ電極と重ならない位置に配置され、前記操作部へのタッチ操作を検出するタッチセンサ制御部と、
    前記基板の他方の面であって前記発光部と重なる位置に配置され、前記発光部の点灯状態を変更する表示基板制御部と、
    前記タッチセンサ制御部及び前記表示基板制御部は、前記タッチセンサ電極の列の中間部に配置されている表示操作装置。
  8. 前記タッチセンサ制御部が前記操作部へのタッチ操作を検出する処理に用いるタッチセンサ周辺回路とを備え、
    前記タッチセンサ周辺回路は、複数の前記タッチセンサ電極と前記タッチセンサ制御部とを接続し、前記タッチセンサ制御部から前記タッチセンサ電極の列の一端側に延びるタッチセンサ電極配線と、複数の前記タッチセンサ電極と前記タッチセンサ制御部とを接続し、前記タッチセンサ制御部から前記タッチセンサ電極の列の他端側に延びるタッチセンサ電極配線との間の部分に、前記タッチセンサ制御部に隣接して配置された請求項7に記載の表示操作装置。
  9. 前記タッチセンサ周辺回路を複数備え、前記タッチセンサ周辺回路の少なくとも一つから前記基板の周縁部まで延びたグラウンドパターンを有する請求項8に記載の表示操作装置。
JP2019528211A 2017-07-03 2017-07-03 表示操作装置 Active JP6695505B2 (ja)

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