KR101076954B1 - 터치 스위치 구조 - Google Patents

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코우이치 야마노우에
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미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

자동차의 차실 내의 기기의 조작 패널에 이용하기 알맞는, 터치 스위치 구조에 관한 것으로, 스위치 조작에 대한 오판정이나 오검출을 확실하게 방지할 수 있도록 한다.
비도전성의 특성을 갖는 재료에 의해 형성된 기재(2)와, 도전성의 재료에 의해 기재(2)의 한쪽의 면상에 형성된 실드 전극층(4)과, 도전성의 재료에 의해 기재(2)의 한쪽의 면상의 부위이며 또한 실드 전극층(4)이 형성되지 않은 부위에 형성된 터치 검출 전극(3)과, 비도전성의 재료에 의해 적어도 상기 실드 전극층(4)과 상기 터치 검출 전극(3)의 접속 패턴(6) 사이에 형성된 절연층(5)을 구비하도록 구성한다.
터치 스위치 구조

Description

터치 스위치 구조{TOUCH SWITCH STRUCTURE}
본 발명은, 전극 사이의 정전 용량의 변화에 의해, 손가락이나 손의 접근이나 접촉을 검지하는 정전 용량형의 터치 스위치 구조에 관한 것으로, 특히, 자동차의 차실 내의 기기(機器)의 조작 패널에 이용하기 알맞는, 터치 스위치 구조에 관한 것이다.
종래로부터, 도전성의 전극 부재에 인체의 일부가 접촉 또는 근접하면 이것을 검출하여 소망하는 기기를 작동시키는 터치 스위치가 널리 알려져 있다. 이와 같은 터치 스위치에서는 전극 부재가 정전 용량 센서로서 기능하는 것으로서, 인체가 전극에 닿은 때의 전극의 임피던스(정전 용량)의 변화를 판독하여, 터치 스위치의 온 오프를 검출하도록 되어 있다.
또한, 이와 같은 정전 용량형 터치 스위치로서는, 전극, 접속 패턴(배선 부분) 및 도전성 박막 등을 스퍼터법에 의해 성막함으로써 형성한 것(예를 들면 특허 문헌 1 참조)이나, 전극, 접속 패턴 및 도전성 박막 등을 도전성을 갖는 잉크를 이용하여 기재에 스크린 인쇄에 의해 형성한 것 등이 알려져 있다.
그런데, 이와 같은 터치 스위치를 자동차의 차실 내의 기기의 조작 패널에 적용하는 것도 고려된다. 구체적으로는, 자동차의 오디오나 에어컨디셔너의 온 오 프 스위치나 각종 모드의 전환 스위치에 적용하는 것이다. 이 경우, 전극 부재를 광투과성의 기재상에 형성하면, 라이트 점등시에는 스위치 자체가 광을 투과하여 시인성을 높이기 때문에 야간에서의 조작성을 손상시키는 것도 아니다.
특허 문헌 1 : 특개2005-38739호 공보
그러나, 종래의 터치 스위치를 단지 자동차의 기기에 적용하려고 한 경우에는 이하와 같은 과제가 있다. 즉, 조작하는 사람(오퍼레이터)이 장갑을 착용하고 있는 경우에는, 검출 전극에 손가락 끝이 접촉되어도 전극의 임피던스 변화는 미소하고, 터치 스위치의 조작을 검출하는 것이 곤란하였다.
이와 같은 과제를 해결하는 데는, 검출 전극에서의 검출 감도를 증대시키면 좋지만, 단지 검출 회로의 전기적 감도를 증대시킨 경우에는 검출 전극 이외의 배선 부분(접속 패턴)을 접촉한 경우에도 스위치를 조작하였다고 오검출하는 경우가 고려된다. 또한, 이 외에도, 예를 들면 복수의 터치 스위치를 배설한 경우에, 인접하는 터치 스위치가 반응하여 버리는 것도 고려된다.
본 발명은, 이와 같은 과제를 감안하여 창안된 것으로, 스위치 조작에 대한 오판정이나 오검출을 확실하게 방지할 수 있도록 한, 터치 스위치 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 터치 스위치 구조는, 비도전성의 특성을 갖는 재료에 의해 형성된 기재와, 도전성의 특성을 갖는 재료에 의해 상기 기재의 한쪽의 면상(面上)에 형성된 실드 전극층과, 도전성의 특성을 갖는 재료에 의해 상기 기재의 한쪽의 면상이며 또한 상기 실드 전극층이 형성되지 않은 부위에 형성된 터치 검출 전극과, 비도전성의 특성을 갖는 재료에 의해 적어도 상기 실드 전극층과 상기 터치 검출 전극의 접속 패턴 사이에 형성된 절연층을 구비한 것을 특징으로 하고 있다(청구항 1).
또한, 상기 실드 전극층, 상기 터치 검출 전극 및 상기 절연층이, 어느것이나 인쇄에 의해 상기 기재상에 형성되어 있는 것이 바람직하다(청구항 2).
또한, 상기 터치 검출 전극은 상기 접속 패턴을 통하여 검출 회로, 고주파 신호원 및 어스의 순서로 접속되고, 상기 실드 전극층은 상기 고주파 신호원에 접속되어 있는 것이 바람직하다(청구항 3).
또한, 상기 기재가, 시트형상의 수지에 의해 형성되는 것이 바람직하다(청구항 4).
또한, 상기 기재가, 광투과성을 갖는 것이 바람직하다(청구항 5).
본 발명의 터치 스위치 구조에 의하면, 터치 검출 전극에 닿은 때에만 정전 용량이 변화하기 때문에, 이 경우만 스위치에 터치하였다고 판정할 수 있다. 따라서 간소한 구성으로 확실하게 오판정 및 오검출을 방지할 수 있다는 이점이 있다(청구항 1).
또한, 실드 전극층, 터치 검출 전극 및 절연층을 인쇄에 의해 형성함으로써 터치 스위치 자체를 대폭적으로 경량화 및 박형화할 수 있는 이점이 있다(청구항 2).
또한, 터치 검출 전극을 검출 회로, 고주파 신호원 및 어스의 순서로 접속하고, 실드 전극층을 고주파 신호원에 접속함에 의해, 검출 회로의 감도를 증대시키고도 오판정이나 오검출을 확실하게 방지할 수 있는 이점이 있다(청구항 3).
또한, 터치 스위치를 복잡한 곡면형상으로 형성할 수 있고, 터치 스위치를 적용하는 장소의 자유도를 높일 수 있는 이점이 있는 외에, 의장성을 높일 수 있다는 이점이 있다(청구항 4).
또한, 기재가 광투과성을 갖음으로써, 시인성 및 조작성 및 의장성을 높일 수 있는 이점이 있다(청구항 5).
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 관한 터치 스위치 구조의 구성을 도시하는 모식적인 평면도.
도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 관한 터치 스위치 구조의 구성을 도시하는 모식적인 단면도로서, 도 1에서의 A-A 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 터치 스위치
2 : 기재
3 : 터치 검출 전극
4 : 실드 전극층
5 : 절연층
6 : 접속 패턴
7 : 검출 회로
8 : 고주파 신호원
이하, 도면에 의해, 본 발명의 한 실시 형태에 관한 터치 스위치 구조에 관해 설명하면, 도 1은 그 구성을 도시하는 모식적인 평면도, 도 2는 도 1에서의 A-A 단면도이다.
본 실시 형태에서는 터치 스위치(1)는 자동차의 차실 내에 마련되어 있고, 주로, 오디오나 에어컨디셔너의 조작 패널에 적용된다. 이 때문에, 터치 스위치(1)의 기재(2)는 시트형상의 폴리카보네이트 또는 아크릴 등의 수지에 의해 형성되어 있고, 이와 같이 기재(2)를 얇은 시트형상으로 형성함에 의해 터치 스위치(1)를 복잡한 곡면모양의 형상으로 형성할 수 있다.
또한, 기재(2)를 얇은 시트형상으로 형성함에 의해, 기재(2)에 광투과성을 확보할 수 있고, 시인성 및 조작성 및 의장성을 높일 수 있다. 즉, 야간 등의 라이트 점등시에는 기재(2)의 이면에 마련된 백라이트(도시 생략)로부터의 광이 기재(2)를 투과하여, 마치 터치 스위치(1) 자체가 발광하는 상태로 할 수 있고, 이로써 의장성이나 조작성이 향상한다.
또한, 본 실시 형태에서는 기재(2)는 수지에 의해 형성되어 있지만, 기재(2)의 재료는 비도전성이면 좋고, 수지로 한정되는 것이 아니다.
또한, 이 기판(2)의 이면측(도 1 및 도 2에서는 윗면측에 상당한다)에는 터치 검출 전극(이하, 단지 검출 전극이라고 약칭한다)(3)이나 실드 전극층(4)이나 절연층(5)이 마련되어 있다. 여기서, 이들의 검출 전극(3), 실드 전극층(4) 및 절연층(5)은 스크린 인쇄에 의해 기재(2)에 인쇄되어 형성된 것이다. 구체적으로는, 검출 전극(3) 및 실드 전극층(4)은, 도전성 재료를 포함하는 잉크를 이용하여 기재(2)에 인쇄함으로써 형성되어 있다. 또한, 절연층(5)은 비도전성의 잉크로 기재(2)에 인쇄함으로써 형성되어 있다.
여기서, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 실드 전극층(4)은, 검출 전극(3)이 마련되는 장소 이외의 장소에 인쇄되어 있다. 또한, 이 실드 전극층(4)의 형성 후에, 실드 전극층(4)의 상방에 절연층(5)이 겹쳐서 형성된다. 여기서, 절연층(5)은, 검출 전극(3)의 배선 부분(접속 패턴)(6)에 대응하는 위치에 형성되어 있고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 접속 패턴(6)과 실드 전극층(4) 사이에 절연층(5)이 개재하도록 구성되어 있다.
또한, 절연층(5)은 실드 전극층(4)과 개략 같은 면적으로서, 실드 전극층(4)의 위에서 상기 실드 전극층(4)을 전부 덮도록 형성하여도 좋다.
그리고, 기재(2)의 실드 전극층(4)이 형성되지 않은 부위에 검출 전극(3)을 도포함과 함께, 접속 패턴(6)을 절연층(5)의 위에 형성한다. 또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 실드 전극층(4)과 검출 전극(3) 사이에는 간극이 형성되어 있고, 실드 전극층(4) 및 검출 전극(3)이 직접 접촉하지 않도록 되어 있다.
이로써, 도 2에 도시하는 바와 같이, 접속 패턴(6)의 배설(配設) 위치에서는, 접속 패턴(6), 절연층(5), 실드 전극층(4), 기재(2)의 순서로 이들이 겹치고, 검출 전극(3)의 배설 위치에서는, 검출 전극(3) 및 기재(2)의 순서로 겹치고, 접속 패턴(6) 및 검출 전극(3)의 어느것도 배설되지 않은 위치에서는 실드 전극층(4) 및 기재(2)의 순서로 겹치도록 되어 있다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 이 검출 전극(3)은 접속 패턴(6)을 통하여 공지의 검출 회로(7)에 접속되어 있다. 또한, 이 검출 회로(7)와 어스(GND) 사이에는 고주파 신호원(8)이 접속되어 있다. 한편, 실드 전극층(4)은, 검출 회로(7)와 고주파 신호원(8) 사이에 접속되어 있다.
따라서 도 2의 화살표로 도시하는 방향에서, 조작 자(오퍼레이터)의 손가락 끝 등이 기재(2)에 접근하면, 검출 전극(3)의 위치에 손가락 끝이 닿은 경우에는 종래와 마찬가지로 검출 회로(7)와 검출 전극(3) 사이의 임피던스 변화(정전 용량 변화)를 검출함으로써 오퍼레이터의 터치를 검출할 수 있다.
그런데, 본 실시 형태에서는, 오퍼레이터가 장갑을 착용하고 있는 경우라도 확실하게 터치 스위치(1)의 조작을 검출하기 위해, 검출 회로(7)의 전기적 감도를 증대시키고 있다. 이 때문에, 검출 전극(3) 이외에 접촉한 경우에는, 접촉한 위치가 실드 전극층(4)이면, 종래라면 검출 전극(3)과 검출 회로(7) 사이의 약간의 임피던스 변화를 판독하고 검출 전극(3)에 접촉하였다고 오판정하여 버리는 경우가 있지만, 본 실시 형태에서는, 실드 전극층(4)과 고주파 신호원(8)을 직접 접속하고 있기 때문에, 검출 전극(3)과 검출 회로(7)의 임피던스 변화가 생기지 않기 때문에, 오검출을 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 닿은 위치가 접속 패턴(6)의 부위이면, 본래는, 절연층(5)의 존재에 의해 임피던스 변화가 거의 생기지 않기 때문에, 통상의 전기적 감도라면 터치 판정하지 않고, 오판정을 방지할 수 있다. 단, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 오퍼레이터가 장갑을 착용하고 있는 경우를 상정하여, 검출 회로(7)의 전기적 감도를 증대시키고 있다. 이 때문에, 절연층(5)만으로는 미소한 임피던스 변화를 검출하여 버려서, 오판정하는 것이 고려되지만, 본 실시 형태에서는 절연층(5)과 기재(2) 사이에 실드 전극층(4)을 개장(介裝)하고 있기 때문에, 가령 약간의 임피던스 변화를 판독한 경우라도, 검출 전극(3)과 검출 회로(7)라는 임피던스 변화가 생기지 않는다. 따라서 검출 회로(7)의 감도를 증대시킨 경우라도, 접속 패턴(6)의 부위에 닿은 때의 터치 검출의 오판정을 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명의 한 실시 형태에 관한 터치 스위치 구조는 상술한 바와 같이 구성되어 있기 때문에, 터치 스위치(1)의 조작시의 오판정이나 오검출을 간소한 구성으로 확실하게 방지할 수 있다는 이점이 있다. 즉, 오퍼레이터의 손가락 끝 등이 검출 전극(3)의 위치에 손가락 끝이 닿은 경우에는, 종래와 마찬가지로 검출 회로(7)와 검출 전극(3) 사이의 임피던스 변화(정전 용량 변화)를 검출함으로써 오퍼레이터의 터치를 검출할 수 있다.
또한, 실드 전극층(4)이나 접속 패턴(6)에 닿은 경우는, 실드 전극층(4)이 고주파 신호원(8)에 직접 접속되어 있기 때문에, 검출 전극(3)과 검출 회로(7)의 임피던스 변화가 생기지 않아 오검출을 방지할 수 있다.
또한, 검출 전극(3)은 접속 패턴(6)을 통하여 검출 회로(7), 고주파 신호원(8) 및 어스(GND)의 순서로 접속되고, 실드 전극층(4)은 고주파 신호원(8)에 직접 접속되어 있기 때문에, 검출 회로(7)의 감도를 증대시켜도 오판정이나 오검출을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 터치 검출 전극(3), 실드 전극층(4) 및 절연층(5)이, 어느것이나 인 쇄(스크린 인쇄)에 의해 기재(2)상에 형성되어 있기 때문에 스위치(1) 자체를 대폭적으로 경량화 및 박형화할 수 있다. 또한, 기재(2)를 시트형상의 수지에 의해 형성하고 있기 때문에, 터치 스위치(1)를 복잡한 곡면형상으로 형성할 수 있고, 터치 스위치(1)를 적용하는 장소의 자유도를 높일 수 있는 이점이 있는 외에, 의장성을 높일 수 있다.
또한, 기재(2)가 광투과성을 갖고 있기 때문에, 터치 스위치(1)의 이측(裏側)에 백라이트 등을 배설함으로써, 야간 등의 점등시에 있어서의 시인성 및 조작성 및 의장성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변형이 가능하다. 예를 들면, 상술한 실시 형태에서는, 터치 스위치를 자동차의 차실 내에 적용한 경우에 관해 설명하였지만, 터치 스위치를 적용하는 장소에 관해서는 전혀 한정되지 않는다. 또한, 본 실시 형태에서는, 검출 전극(3), 실드 전극층(4) 및 절연층(5)은, 어느것이나 스크린 인쇄에 의해 형성되어 있지만, 이들을 스퍼터법에 의해 성막 형성하여도 좋다.
본 발명의 터치 스위치 구조에 의하면, 터치 검출 전극에 닿은 때에만 정전 용량이 변화하기 때문에, 이 경우만 스위치에 터치하였다고 판정할 수 있다. 따라서 간소한 구성으로 확실하게 오판정 및 오검출을 방지할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 실드 전극층, 터치 검출 전극 및 절연층을 인쇄에 의해 형성함으로써 터치 스위치 자체를 대폭적으로 경량화 및 박형화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 터치 검출 전극을 검출 회로, 고주파 신호원 및 어스의 순서로 접속하고, 실드 전극층을 고주파 신호원에 접속함에 의해, 검출 회로의 감도를 증대시키고도 오판정이나 오검출을 확실하게 방지할 수 있는 이점이 있다).
또한, 터치 스위치를 복잡한 곡면형상으로 형성할 수 있고, 터치 스위치를 적용하는 장소의 자유도를 높일 수 있는 이점이 있는 외에, 의장성을 높일 수 있다는 이점이 있다.
또한, 기재가 광투과성을 갖음으로써, 시인성 및 조작성 및 의장성을 높일 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 비도전성의 특성을 갖는 재료에 의해 형성된 기재와,
    도전성의 특성을 갖는 재료에 의해 상기 기재의 한쪽의 면상에 형성된 실드 전극층과,
    도전성의 특성을 갖는 재료에 의해 상기 기재의 한쪽의 면상의 부위이며 또한 상기 실드 전극층이 형성되지 않은 부위에 형성된 터치 검출 전극과,
    비도전성의 특성을 갖는 재료에 의해 적어도 상기 실드 전극층과 상기 터치 검출 전극의 접속 패턴 사이에 형성된 절연층을 구비하고,
    상기 터치 검출 전극은 상기 접속 패턴을 통하여 검출 회로, 고주파 신호원 및 어스의 순서로 접속되고,
    상기 실드 전극층은 상기 고주파 신호원에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 스위치 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 실드 전극층, 상기 터치 검출 전극 및 상기 절연층이, 어느것이나 인쇄에 의해 상기 기재상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 스위치 구조.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기재가, 시트형상의 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 터치 스위치 구조.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 기재가, 광투과성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 터치 스위치 구조.
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