WO2014010238A1 - タッチ式スイッチ装置 - Google Patents

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    • H03K2217/960785—Capacitive touch switches with illumination

Definitions

  • This disclosure relates to a touch-type switch device that operates a switch on and off by operating a touch plate.
  • the touch switch device described in Patent Documents 1 and 2 has a structure in which a touch plate and a film sensor are stacked (see Patent Documents 1 and 2). On the surface of the touch plate, a plurality of switch operation portions that are operated to be touched by an operator's fingertip or the like are formed.
  • the film sensor is disposed on the back side of the touch plate and has electrodes disposed to face each of the plurality of switch operation units. And the presence or absence of contact operation is detected based on the electrostatic capacitance change on an electrode which arises when a fingertip contacts a switch operation part.
  • the depth position of the switch operation unit differs according to the unevenness of the design surface (front surface) of the touch plate.
  • board thickness dimension of a touch plate changes according to the unevenness
  • the capacitance on the electrode at the portion where the plate thickness dimension is small is smaller than the capacitance on the electrode at the portion where the plate thickness dimension is large.
  • the operation sensitivity when the switch operation unit having a small electrostatic capacity is touched is higher than that of the switch operation unit having a large electrostatic capacity.
  • the operation sensitivity varies depending on the difference in electrode area. Therefore, in order to make the operation sensitivity equal among a plurality of switch operation units, it is necessary to adjust the thickness of the touch plate by changing the thickness of the touch plate according to the difference in the electrode area.
  • the design surface shape of the touch plate cannot be made a desired shape. In other words, if the thickness dimension of the touch plate is set in view of the adjustment of the operation sensitivity, the design freedom of the design surface shape is lowered.
  • the plate thickness dimension is designed in view of the design surface shape, it becomes difficult to design the operation sensitivity to a desired sensitivity.
  • This disclosure is intended to provide a touch-type switch device with improved design flexibility in designing the design surface shape or operation sensitivity of a touch plate.
  • the touch switch device includes a touch plate having a plurality of switch operation parts to be contacted on the surface, and a back surface side of the touch plate opposite to the switch operation part.
  • a film sensor having an electrode disposed to face each of the plurality of switch operation units, and the contact operation to the switch operation unit is detected based on a potential change of the electrode, and the touch plate
  • An adjustment plate made of a material having a dielectric constant different from that of the touch plate is provided between the film sensor and the film sensor.
  • the adjustment plate has a different plate thickness at a position corresponding to each of the plurality of switch operation portions.
  • the capacitance of each switch operation unit is adjusted by adjusting the thickness of the adjustment plate according to which of the plurality of switch operation units is located on the back side.
  • the operation sensitivity can be adjusted.
  • the plate thickness dimension of the adjustment plate is set to a different dimension depending on which back side of the plurality of switch operation units is located.
  • the capacitance can be adjusted while making the shape of the surface side of the touch plate (that is, the design surface shape) a desired shape. It can be adjusted to a desired sensitivity.
  • the design flexibility can be improved by adjusting the plate thickness dimension of the adjustment plate and the touch plate.
  • FIG. 1 is a front view of the touch switch device according to the first embodiment.
  • 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a front view of the film sensor shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the second embodiment
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a third embodiment
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a structure of a touch-type switch device, which is a device for comparison and has been studied by the present inventor.
  • the touch switch device shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle, and is specifically attached to an instrument panel in a vehicle interior.
  • the touch switch device includes a resin touch plate 10.
  • the touch plate 10 is exposed to the interior of the vehicle and forms a design surface.
  • the touch plate 10 includes a plurality of switch operation units 11, 12L, 12R, 13, 14, 15, 16, and 17 that are touched by an operator's fingertips. Have. For example, when the operator touches the switch operation unit 11 with a fingertip, the air conditioner is activated, and the operation state of the air conditioner is displayed on the liquid crystal display unit 50.
  • the touch switch device includes a film sensor 20.
  • the film sensor 20 is arranged on the back side of the touch plate 10 as viewed from the operator, and has a structure in which three layers of films F1, F2, and F3 are laminated.
  • An adjustment plate 30 is disposed between the touch plate 10 and the film sensor 20, and the film sensor 20 is bonded to the adjustment plate 30 via an adhesive 40 such as a double-sided tape.
  • FIG. 4 is a front view of the film F1 constituting the film sensor 20.
  • the film F1 has electrodes 21, 22L, 22R, 23, 24, 25, 26, 27 and wirings 20a, 20b, 20c, 20d connected to the electrodes 21-27 at positions facing the switch operation units 11-17.
  • Films F1 to F3 are resin films having electrical insulation.
  • the film sensor 20 is formed by sandwiching the back surface and the front surface of the film F1 having the electrodes 21 to 27 and the wirings 20a to 20h with the films F2 and F3.
  • wirings 20a to 20h are connected to the microcomputer (microcomputer 60) shown in FIG. 1, and detection signals output from the electrodes 21 to 27 are input to the microcomputer 60 through the wirings 20a to 20h.
  • the touch plate 10 and the adjustment plate 30 are resin plate shapes.
  • the plates 10 and 30 are made of resins having different dielectric constants.
  • Specific examples of the resin include acrylic, polycarbonate, nylon (registered trademark), ABS, and the like.
  • the material is selected so that the dielectric constant of the touch plate 10 is higher than the dielectric constant of the adjustment plate 30.
  • the touch plate 10 and the adjustment plate 30 may be formed by integrally molding the resin material of the touch plate 10 and the resin material of the adjustment plate 30 in two colors. Or you may make it adhere
  • the microcomputer 60 determines whether or not the switch operation units 11 to 17 are operated according to whether or not the potential based on the detection signal is equal to or higher than a threshold value.
  • the threshold value used for this determination is set to a common value for all the electrodes 21 to 27.
  • the capacitance C on the electrodes 21 to 27 is expressed by the following equation.
  • C ⁇ 1, ⁇ 2, S / L
  • ⁇ 1 is a dielectric constant of the touch plate 10
  • ⁇ 2 is a dielectric constant of the adjustment plate 30, and ⁇ 1> ⁇ 2 as described above.
  • S represents the area of the electrodes 21 to 27, and L represents the distance from the electrodes 21 to 27 to the switch operating portions 11 to 17 (see FIG. 3).
  • L is the sum of the thickness dimensions of both the plates 10, 30, the adhesive 40 and the film F2, but the thickness dimension of the adhesive 40 and the film F2 is so small that it can be ignored. Become dominant.
  • the capacitance C can be changed without changing the distance L.
  • the adjustment plate 30 is made thicker under the condition where the distance L is the same, the touch plate 10 having a larger dielectric constant ⁇ 1 becomes thinner and the capacitance C becomes smaller.
  • the detection signal becomes equal to or higher than the threshold value, and it is easy to determine that there is an operation. That is, when operating the switch operation units 11 to 17, the operation sensitivity is increased.
  • the ratio of the thickness dimension a ⁇ b> 4 of the touch plate 10 to the distance L is increased.
  • the ratio of the thickness dimension b4 of the adjustment plate 30 to L is set small.
  • the electrostatic capacity of each switch operation unit 11 to 17 is set.
  • the capacity is adjusted, and consequently the operation sensitivity is adjusted.
  • the switch operation units 11 to 17 may be adjusted to have different operation sensitivities or may be adjusted to be the same.
  • portions on the touch plate 10 other than the switch operation portions 11 to 17 and facing the wirings 20a to 20h are referred to as wiring facing portions 10ab, 10cd, 10ef, 10gh, 10g, and 10h.
  • the plate thickness dimensions a1 to a4 of the touch plate 10 and the plate thickness dimension of the adjustment plate 30 are set so that the capacitance C in the wiring facing portions 10ab to 10h is larger than the capacitance C in the switch operation portions 11 to 17.
  • b1 to b4 are set.
  • the dimensions b1 and b3 at the wiring facing portions 10g and 10h are the values at the switch operation portions 14 and 15 adjacent to the wiring facing portions 10g and 10h. It is set larger than the dimensions b2 and b4.
  • the thickness of the adjustment plate 30 and the touch plate 10 is adjusted, so that the shape of the surface side of the touch plate 10 (that is, the design surface shape) is changed to a desired shape, and the switch Capacitance can be adjusted for each of the operation units 11 to 17 to achieve a desired operation sensitivity. Therefore, when designing the design surface shape of the touch plate 10 or designing the operation sensitivity, the design freedom can be improved.
  • the plate thickness dimensions a1 to a4 of the touch plate 10 are set so that the capacitance C in the wiring facing portions 10ab to 10h is larger than the capacitance C in the switch operation portions 11 to 17.
  • the plate thickness dimensions b1 to b4 of the adjustment plate 30 are set. For this reason, it is possible to suppress the capacitance change that occurs when the fingertip is placed on the wiring facing portions 10g and 10h without providing the air layer CL or reducing the area of the air layer CL. Therefore, the erroneous determination can be prevented while sufficiently securing the adhesive force of the film sensor 20 to the touch plate 10 and the adjustment plate 30.
  • a microcomputer 60 determines whether or not the switch operation units 11 to 17 are operated according to whether or not the potential of the electrodes is equal to or higher than a threshold value, and a contact operation for each of the plurality of electrodes 21 to 27
  • the plate thickness dimension of the adjustment plate 30 is set for each of the switch operation units 11 to 17 so that the presence / absence determination threshold is set to the same value.
  • the operation sensitivity can be adjusted by adjusting the determination threshold.
  • the thickness of the adjustment plate 30 is adjusted so that the determination thresholds applied to the switch operation units 11 to 17 are the same, so that the above work can be eliminated. .
  • the plate thickness dimension a ⁇ b> 2 of the touch plate 10 and the plate thickness dimension b ⁇ b> 2 of the adjustment plate 30 are set uniformly within the range of the same switch operation unit 14.
  • the capacitance of the portion located at the end portion 14 b of the switch operation unit 14 is greater than the capacitance of the portion located at the central portion 14 a of the same switch operation unit 14.
  • the plate thickness dimensions a5 and a6 of the touch plate 10 and the plate thickness dimensions b5 and b6 of the adjustment plate 30 are set so as to be smaller.
  • the plate thickness dimension a6 of the touch plate 10 corresponding to the end portion 14b is set larger than the plate thickness dimension a5 of the touch plate 10 corresponding to the center portion 14a, and the adjustment corresponding to the end portion 14b is performed.
  • the plate thickness dimension b6 of the plate 30 is set to be smaller than the plate thickness dimension b5 of the adjustment plate 30 corresponding to the central portion 14a. Thereby, the operation sensitivity of the end portion 14b is higher than the operation sensitivity of the central portion 14a.
  • the switch operation unit 14 located on the left side in FIG. 5 has a concern that the end portion 14b is hardly detected because the surface of the touch plate 10 is concave.
  • the operation sensitivity of the end portion 14b is increased, the concern can be easily solved. That is, since the sensitivity of the end portion 14b of the switch operation unit 14 is increased, it is possible to improve the certainty of detecting that there is a touch operation even when a finger is placed on the end portion 14b.
  • the switch operation units 14 and 15 are transmitted and illuminated using light sources 74 and 75 such as LEDs and bulbs.
  • the light sources 74 and 75 are mounted on a substrate 70 disposed on the back side of the film sensor 20, and translucent electrodes are employed for the electrodes 24 and 25.
  • the film F1, F2, F3, 40, the adhesive 40, and both the plates 10, 30 are also made of a material having translucency. Thereby, the light emitted from the light sources 74 and 75 is transmitted through the film sensor 20, the adhesive 40, and both plates 10 and 30, and the switch operation units 14 and 15 are transmitted and illuminated (see arrows L1 and L2).
  • portions other than the switch operation units 14 and 15 (non-transmissive illumination unit) of the touch plate 10 are not transmissively illuminated, so that portions of the back surface of the adjustment plate 30 corresponding to the non-transmissive illumination unit are shielded from light. Paint is applied.
  • the adjustment plate 30 is made of a material that is less transmissive than the touch plate 10 in order to improve the light shielding property. ing.
  • the thickness of the adjustment plate 30 is set large in the non-transmissive illumination unit. Therefore, the non-transmissive illumination unit has lower transparency than the switch operation units 11 to 17. Therefore, the light shielding property in the non-transmissive illumination part can be improved.
  • the plate thickness dimensions of the touch plate 10 and the adjustment plate 30 by adjusting the plate thickness dimensions of the touch plate 10 and the adjustment plate 30, the transparency can be adjusted, and thus the appearance of the touch plate 10 can be adjusted.
  • the operation sensitivity of the switch operation units 18 and 19 having a small operation area is higher than the operation sensitivity of the switch operation unit 17 having a large operation area. Therefore, when an operator puts a fingertip on the switch operation portions 18 and 19 having a small operation area, the possibility that the operation is not detected can be reduced.
  • the material is selected so that the dielectric constant of the touch plate 10 is higher than the dielectric constant of the adjustment plate 30, but conversely, the dielectric constant of the adjustment plate 30 is that of the touch plate 10.
  • the material may be selected to be higher than the rate.
  • the threshold used for determining whether or not the switch operating units 11 to 17 are operated is set to a common value for all the electrodes 21 to 27, but is different for each switch operating unit 11 to 17. It may be set to a value.
  • the back surface of the adjustment plate 30 has a flat shape and is configured so as not to have a step.
  • the adhesive surface between the film sensor 20 and the adjustment plate 30 by the adhesive 40 is flat.
  • the back surface of the adjusting plate 30 may have a shape having a step, and a step may be formed on the bonding surface.
  • an air layer may be formed on a part of the rear surface side of the adjustment plate 30 as indicated by a one-dot chain line CL in FIG.
  • the switch operation units 11 to 17 are contact-operated with the user's fingertip, but the touch-type switch device in which the switch operation units 11 to 17 are contact-operated by an operation body such as a touch pen. It may be.

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Abstract

　タッチ式スイッチ装置は、複数のスイッチ操作部（１１～１７）を表面に有したタッチプレート（１０）と、前記タッチプレートのうち前記スイッチ操作部とは反対に配置され、前記複数のスイッチ操作部の各々に対向して配置された電極（２１～２７）を有するフィルムセンサ（２０）と、前記スイッチ操作部への前記接触操作は、前記電極の電位変化に基づいて検知され、前記タッチプレートと前記フィルムセンサとの間に、前記タッチプレートの誘電率とは異なる誘電率の材質で形成された調整プレート（３０）とを有する。前記複数のスイッチ操作部の各々に対応する位置において、前記調整プレートは、異なる板厚を有している。

Description

タッチ式スイッチ装置 関連出願の相互参照
　本開示は、２０１２年７月１３日に出願された日本出願番号２０１２－１５７８７４号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、タッチプレートを操作することでスイッチのオンオフを操作するタッチ式スイッチ装置に関するものである。
　特許文献１、２等に記載のタッチ式スイッチ装置は、タッチプレートとフィルムセンサとが積層した構造である（特許文献１、２参照）。タッチプレートの表面には、操作者の指先等により接触操作される複数のスイッチ操作部が形成されている。フィルムセンサは、タッチプレートの裏面側に配置され、複数のスイッチ操作部の各々に対向して配置された電極を有する。そして、スイッチ操作部に指先を接触させることにより生じる電極上の静電容量変化に基づき、接触操作の有無を検知する。
　ところで、タッチプレートの意匠面（表面）の凹凸に合わせてスイッチ操作部の奥行き位置は異なる。すると、タッチプレートの板厚寸法は意匠面の凹凸に合わせて異なってくる。その結果、板厚寸法が小さい部位における電極上の静電容量は、板厚寸法が大きい部位における電極上の静電容量に比べて小さくなる。すると、静電容量の小さいスイッチ操作部を接触操作した時の操作感度は、静電容量の大きいスイッチ操作部よりも高感度になる。
　また、電極の面積の違いに応じても操作感度は異なる。そのため、複数のスイッチ操作部同士で操作感度を等しくしようとすると、電極の面積の違いに応じてタッチプレートの板厚寸法を変えて調整する必要がある。しかし、このように板厚寸法を調整すると、タッチプレートの意匠面形状を所望の形状にできなくなる。換言すれば、操作感度の調整を鑑みてタッチプレートの板厚寸法を設定すると、意匠面形状の設計自由度が低下する。その一方で、意匠面形状を鑑みて前記板厚寸法を設計すると、操作感度を所望の感度に設計することが困難になる。
特開２０１０－８６３８５号公報 特開昭６１－６４０３１号公報
　本開示は、タッチプレートの意匠面形状の設計または操作感度の設計を実施するにあたり、その設計自由度を向上させたタッチ式スイッチ装置を提供することを目的とする。
　本開示の第一の態様において、タッチ式スイッチ装置は、接触操作される複数のスイッチ操作部を表面に有したタッチプレートと、前記タッチプレートのうち前記スイッチ操作部とは反対の裏面側に配置され、前記複数のスイッチ操作部の各々に対向して配置された電極を有するフィルムセンサと、前記スイッチ操作部への前記接触操作は、前記電極の電位変化に基づいて検知され、前記タッチプレートと前記フィルムセンサとの間に、前記タッチプレートの誘電率とは異なる誘電率の材質で形成された調整プレートとを有する。前記複数のスイッチ操作部の各々に対応する位置において、前記調整プレートは、異なる板厚を有している。
　上記のタッチ式スイッチ装置によれば、複数のスイッチ操作部のいずれの裏面側に位置するかに応じて、調整プレートの板厚寸法を調整することにより、スイッチ操作部毎の静電容量を調整して操作感度を調整できる。換言すれば、このように調整した結果、調整プレートの板厚寸法は、複数のスイッチ操作部のいずれの裏面側に位置するかに応じて、異なる寸法に設定されている。しかも、調整プレートの板厚寸法に応じてタッチプレートの板厚寸法を調整すれば、タッチプレートの表面側の形状（つまり意匠面形状）を所望の形状にしつつも、静電容量を調整して所望の感度に調整できる。以上により、タッチプレートの意匠面形状の設計または操作感度の設計を実施するにあたり、調整プレートおよびタッチプレートの板厚寸法を調整することで、その設計自由度を向上させることができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、第１実施形態にかかるタッチ式スイッチ装置の正面図であり、 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面図であり、 図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図であり、 図４は、図２に示すフィルムセンサの正面図であり、 図５は、第２実施形態を示す断面図であり、 図６は、第３実施形態を示す断面図であり、 図７は、比較のための装置であって、本発明者が検討したタッチ式スイッチ装置の構造を示す断面図である。
　以下、本開示にかかるタッチ式スイッチ装置の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、図中の同一符号を付した部分の構成は、互いに同一もしくは均等であり、その説明を援用する。
　（第１実施形態）
　図１に示すタッチ式スイッチ装置は車両に搭載されたものであり、具体的には、車室内のインストルメントパネルに取り付けられている。タッチ式スイッチ装置は樹脂製のタッチプレート１０を備える。タッチプレート１０は、車室内に露出して意匠面を構成するものであり、操作者の指先により接触操作される複数のスイッチ操作部１１、１２Ｌ、１２Ｒ、１３、１４、１５、１６、１７を有している。例えば、操作者がスイッチ操作部１１を指先で触ると空調装置が起動し、空調装置の運転状態が液晶表示部５０に表示される。
　図２および図３に示すように、タッチ式スイッチ装置はフィルムセンサ２０を備える。フィルムセンサ２０は、操作者から見てタッチプレート１０の裏側に配置され、３層のフィルムＦ１、Ｆ２、Ｆ３を積層した構造である。また、タッチプレート１０とフィルムセンサ２０との間には調整プレート３０が配置されており、フィルムセンサ２０は両面テープ等の接着材４０を介して調整プレート３０に接着されている。
　図４は、フィルムセンサ２０を構成するフィルムＦ１の正面図である。フィルムＦ１は、スイッチ操作部１１～１７に対向する位置に電極２１、２２Ｌ、２２Ｒ、２３、２４、２５、２６、２７と、当該電極２１～２７に接続された配線２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈと、を有する。フィルムＦ１～Ｆ３は電気絶縁性を有する樹脂フィルムである。上述した電極２１～２７および配線２０ａ～２０ｈを有するフィルムＦ１の、裏面と表面をフィルムＦ２、Ｆ３で挟み込むことで、フィルムセンサ２０は形成されている。
　なお、配線２０ａ～２０ｈは、図１に示すマイクロコンピュータ（マイコン６０）に接続されており、電極２１～２７から出力される検出信号は、配線２０ａ～２０ｈを通じてマイコン６０へ入力される。
　タッチプレート１０および調整プレート３０は樹脂製の板形状である。但し、両プレート１０、３０には異なる誘電率の材質の樹脂が採用されている。樹脂の具体例としては、アクリル、ポリカーボネート、ナイロン（登録商標）、ＡＢＳ等が挙げられる。本実施形態では、タッチプレート１０の誘電率が調整プレート３０の誘電率よりも高くなるように材質を選定している。
　タッチプレート１０および調整プレート３０は、タッチプレート１０の樹脂材料と調整プレート３０の樹脂材料を２色成型して、一体に樹脂成形すればよい。或いは、別々に樹脂成型されたタッチプレート１０および調整プレート３０を、接着剤で接着させるようにしてもよい。
　スイッチ操作部１１～１７に指先を置くと、電極２１～２７と指先との間における静電容量が変化することに伴い、電極２１～２７の電位が変化する。この電位変化を示す信号が先述した検出信号に相当する。マイコン６０（判定手段）は、検出信号による電位が閾値以上であるか否かに応じてスイッチ操作部１１～１７の操作有無を判定する。この判定に用いる閾値は、全ての電極２１～２７に対して共通の値に設定されている。
　ここで、スイッチ操作部１１～１７に指先を置いていない状態において、電極２１～２７上の静電容量Ｃは次の式で表される。
Ｃ＝ε１・ε２・Ｓ／Ｌ
　なお、式中のε１はタッチプレート１０の誘電率、ε２は調整プレート３０の誘電率であり、先述した通りε１＞ε２である。また、Ｓは電極２１～２７の面積、Ｌは電極２１～２７からスイッチ操作部１１～１７までの距離を示す（図３参照）。Ｌは、両プレート１０、３０、接着材４０およびフィルムＦ２の厚み寸法の合計であるが、接着材４０およびフィルムＦ２の厚み寸法は無視できるほどに小さいため、両プレート１０、３０の厚み寸法が支配的となる。
　したがって、図３中の符号ａ１、ａ２、ａ３、ａ４に例示するタッチプレート１０の厚み寸法と、符号ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４に例示する調整プレート３０の厚み寸法との比率を調整すれば、距離Ｌを変えることなく静電容量Ｃを変えることができる。例えば、距離Ｌを同一にした条件下で調整プレート３０を厚くするほど、誘電率ε１の大きいタッチプレート１０は薄くなり、静電容量Ｃは小さくなる。その結果、検出信号（電位）が閾値以上となって操作有りと判定され易くなる。つまり、スイッチ操作部１１～１７を操作するにあたり、その操作感度が高くなる。
　また、スイッチ操作部１５、１２Ｌ、１２Ｒのように、意匠上、他のスイッチ操作部よりも距離Ｌが長い部位については、距離Ｌに対するタッチプレート１０の厚み寸法ａ４の割合を大きくするとともに、距離Ｌに対する調整プレート３０の厚み寸法ｂ４の割合を小さく設定している。これにより、距離Ｌが長い部位のスイッチ操作部１５、１２Ｌ、１２Ｒと、距離Ｌが短い部位のスイッチ操作部１１、１３、１４とで、静電容量Ｃを同じに調整することができ、ひいては操作感度が同じになるように調整することができる。
　要するに、タッチプレート１０および調整プレート３０の板厚寸法を、スイッチ操作部１１～１７（タッチプレート１０上の部位）に応じて異なる寸法に設定することで、スイッチ操作部１１～１７毎の静電容量を調整し、ひいては操作感度を調整している。スイッチ操作部１１～１７毎に操作感度が異なるように調整してもよいし、同じになるように調整してもよい。
　ここで、タッチプレート１０上のうちスイッチ操作部１１～１７以外の部位であって、配線２０ａ～２０ｈに対向する部位を配線対向部１０ａｂ、１０ｃｄ、１０ｅｆ、１０ｇｈ、１０ｇ、１０ｈと呼ぶ。そして、配線対向部１０ａｂ～１０ｈにおける静電容量Ｃが、スイッチ操作部１１～１７における静電容量Ｃよりも大きくなるよう、タッチプレート１０の板厚寸法ａ１～ａ４および調整プレート３０の板厚寸法ｂ１～ｂ４は設定されている。具体的には、調整プレート３０の板厚寸法ｂ１～ｂ４のうち、配線対向部１０ｇ、１０ｈでの寸法ｂ１、ｂ３は、その配線対向部１０ｇ、１０ｈに隣接するスイッチ操作部１４、１５での寸法ｂ２、ｂ４よりも大きく設定されている。
　以上により、本実施形態によれば、調整プレート３０およびタッチプレート１０の板厚寸法を調整することにより、タッチプレート１０の表面側の形状（つまり意匠面形状）を所望の形状にしつつも、スイッチ操作部１１～１７毎に静電容量を調整して所望の操作感度に調整できる。したがって、タッチプレート１０の意匠面形状の設計または操作感度の設計を実施するにあたり、その設計自由度を向上できる。
　さらに本実施形態によれば、以下の（ａ）（ｂ）に係る効果も発揮される。
　（ａ）ここで、配線対向部１０ｇ、１０ｈに指先を置くと、電極２４～２５から出力される検出信号が変化して、接触操作有りと誤判定されることが懸念される。そこで本発明者は、図７に示すように、配線対向部１０ｇ、１０ｈの裏面側において、タッチプレート１０と接着材４０との間に空気層ＣＬを設けることを検討した。これによれば、配線対向部１０ｇ、１０ｈに指先を置いた時に生じる静電容量変化が抑制され、前記誤判定を防止できる。しかしこの構成によると、タッチプレート１０とフィルムセンサ２０との接着面積が空気層ＣＬの分だけ小さくなり、接着力の低下を招く。
　この点を鑑みた本実施形態では、配線対向部１０ａｂ～１０ｈにおける静電容量Ｃが、スイッチ操作部１１～１７における静電容量Ｃよりも大きくなるよう、タッチプレート１０の板厚寸法ａ１～ａ４および調整プレート３０の板厚寸法ｂ１～ｂ４を設定している。そのため、配線対向部１０ｇ、１０ｈに指先を置いた時に生じる静電容量変化の抑制を、空気層ＣＬを設けること無く、或いは空気層ＣＬの面積を小さくしつつ、実現できる。よって、タッチプレート１０および調整プレート３０に対するフィルムセンサ２０の接着力を十分に確保しつつ、前記誤判定を防止できる。
　（ｂ）電極の電位が閾値以上であるか否かに応じてスイッチ操作部１１～１７の操作有無を判定するマイコン６０（判定手段）を備え、複数の電極２１～２７の各々に対する、接触操作有無の判定閾値を同一の値にするよう、調整プレート３０の板厚寸法を、スイッチ操作部１１～１７毎に設定している。
　ここで、前記判定閾値を調整すれば操作感度を調整できる。しかし、スイッチ操作部１１～１７毎に所望の操作感度となるように判定閾値を調整する作業を要することとなり、その作業は手間である。この点を鑑みた本実施形態では、スイッチ操作部１１～１７の各々にかかる判定閾値を同一の値にするよう、調整プレート３０の板厚寸法を調整しているので、前記作業を不要にできる。
　（第２実施形態）
　上記第１実施形態では、同一のスイッチ操作部１４の範囲内において、タッチプレート１０の板厚寸法ａ２および調整プレート３０の板厚寸法ｂ２は均一に設定されている。これに対し、図５に示す本実施形態では、スイッチ操作部１４の端部分１４ｂに位置する部位の静電容量が、同一のスイッチ操作部１４の中央部分１４ａに位置する部位の静電容量よりも小さくなるよう、タッチプレート１０の板厚寸法ａ５、ａ６および調整プレート３０の板厚寸法ｂ５、ｂ６は設定されている。
　具体的には、端部分１４ｂに対応するタッチプレート１０の板厚寸法ａ６を、中央部分１４ａに対応するタッチプレート１０の板厚寸法ａ５よりも大きく設定し、かつ、端部分１４ｂに対応する調整プレート３０の板厚寸法ｂ６を、中央部分１４ａに対応する調整プレート３０の板厚寸法ｂ５よりも小さく設定する。これにより、端部分１４ｂの操作感度が中央部分１４ａの操作感度に比べて高くなる。
　ここで、操作者が指先を端部分１４ｂに置いた場合にはその操作が検出されにくい場合がある。特に、図５中の左側に位置するスイッチ操作部１４は、タッチプレート１０の表面が凹状になっているため、端部分１４ｂが検出されにくくなることが懸念される。
　この点を鑑み、本実施形態では端部分１４ｂの操作感度を高めているので、前記懸念を容易に解消できる。すなわち、スイッチ操作部１４の端部分１４ｂの感度が高くなるので、端部分１４ｂに指を置いた場合であっても、接触操作有りと検知させる確実性を向上できる。
　（第３実施形態）
　図６に示す本実施形態では、ＬＥＤやバルブ等の光源７４、７５を用いてスイッチ操作部１４、１５を透過照明している。光源７４、７５は、フィルムセンサ２０の裏側に配置された基板７０に実装されており、電極２４、２５には透光性を有する電極が採用されている。また、フィルムＦ１、Ｆ２、Ｆ３、４０、接着材４０および両プレート１０、３０にも、透光性を有する材質が採用されている。これにより、光源７４、７５から出射した光は、フィルムセンサ２０、接着材４０および両プレート１０、３０を透過して、スイッチ操作部１４、１５が透過照明される（矢印Ｌ１、Ｌ２参照）。
　なお、タッチプレート１０のうちスイッチ操作部１４、１５以外の部分（非透過照明部）は透過照明させないようにするため、調整プレート３０の背面のうち非透過照明部に対応する部分には、遮光塗料が塗布されている。
　さらに、配線対向部１０ａｂ、１０ｃｄ、１０ｅｆ、１０ｇｈ、１０ｇ、１０ｈを含む非透過照明部において、遮光性を向上させるべく、調整プレート３０にはタッチプレート１０に比べて透過性の低い材質が用いられている。
　すなわち、スイッチ操作部１１～１７の誤検知防止のため、非透過照明部では調整プレート３０の板厚寸法が大きく設定されている。したがって、非透過照明部ではスイッチ操作部１１～１７に比べて透過性が低くなる。よって、非透過照明部での遮光性を向上できる。このように、本実施形態によれば、タッチプレート１０および調整プレート３０の板厚寸法を調整することで、透過性を調整することができ、ひいてはタッチプレート１０の見栄えを調整できる。
　（第４実施形態）
　本実施形態では、複数のスイッチ操作部１１～１７、１８、１９（図１中の一点鎖線参照）のうち、操作面積が小さいスイッチ操作部であるほど、当該スイッチ操作部に位置する部位の静電容量が小さくなるよう、両プレート１０、３０の板厚寸法を設定している。具体的には、スイッチ操作部１６に比べて、スイッチ操作部１８、１９における静電容量は小さく設定されている。
　これにより、操作面積の小さいスイッチ操作部１８、１９の操作感度は、操作面積の大きいスイッチ操作部１７の操作感度に比べて高くなる。よって、操作面積の小さいスイッチ操作部１８、１９に操作者が指先を置いた場合において、その操作が検出されないおそれを低減できる。
　（他の実施形態）
　本開示は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
　・上記各実施形態では、タッチプレート１０の誘電率が調整プレート３０の誘電率よりも高くなるように材質を選定しているが、その逆に、調整プレート３０の誘電率がタッチプレート１０の誘電率よりも高くなるように材質を選定してもよい。
　・上記各実施形態では、スイッチ操作部１１～１７の操作有無判定に用いる閾値を、全ての電極２１～２７に対して共通の値に設定しているが、スイッチ操作部１１～１７毎に異なる値に設定してもよい。
　・上記各実施形態では、調整プレート３０の裏面が平坦な形状であり、段差を有しない形状となるように構成されている。換言すれば、接着材４０によるフィルムセンサ２０と調整プレート３０との接着面は平坦である。これに対し、調整プレート３０の裏面が段差を有する形状であり、前記接着面に段差が生じる構成であってもよい。
　・上記各実施形態では、調整プレート３０の裏面側に空気層を形成することを廃止している。これに対し、特に静電容量を大きくしたい箇所においては、図２中の一点鎖線ＣＬに示すように、調整プレート３０の裏面側の一部に空気層を形成するようにしてもよい。
　・上記各実施形態では、ユーザの指先でスイッチ操作部１１～１７を接触操作することを想定しているが、タッチペン等の操作体によりスイッチ操作部１１～１７が接触操作されるタッチ式スイッチ装置であってもよい。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (5)

  1. 　接触操作される複数のスイッチ操作部（１１～１７）を表面に有したタッチプレート（１０）と、
    　前記タッチプレートのうち前記スイッチ操作部とは反対の裏面側に配置され、前記複数のスイッチ操作部の各々に対向して配置された電極（２１～２７）を有するフィルムセンサ（２０）と、
    　前記スイッチ操作部への前記接触操作は、前記電極の電位変化に基づいて検知され、
    　前記タッチプレートと前記フィルムセンサとの間に、前記タッチプレートの誘電率とは異なる誘電率の材質で形成された調整プレート（３０）とを有し、
    　前記複数のスイッチ操作部の各々に対応する位置において、前記調整プレートは、異なる板厚を有しているタッチ式スイッチ装置。
  2. 　前記フィルムセンサは、前記電極に接続された配線を有しており、
    　前記タッチプレートおよび前記調整プレートによる静電容量のうち、前記配線に対向する位置の静電容量が、前記電極に対向する位置の静電容量よりも大きくなるよう、前記調整プレートの板厚寸法は設定されている請求項１に記載のタッチ式スイッチ装置。
  3. 　前記電極の電位が閾値以上であるかどうかを検出して、前記スイッチ操作部の操作有無を判定する判定手段（６０）を、さらに備え、
    　複数の前記電極の各々に対する前記閾値を同一の値にするように、前記調整プレートの板厚寸法はスイッチ操作部毎に設定されている請求項１または２に記載のタッチ式スイッチ装置。
  4. 　前記タッチプレートおよび前記調整プレートによる静電容量のうち、前記スイッチ操作部の端の部分に対向する位置の静電容量が、前記スイッチ操作部の中央部分に対向する位置の前記静電容量よりも小さくなるように、前記調整プレートの板厚寸法は設定されている請求項１～３のいずれか１つに記載のタッチ式スイッチ装置。
  5. 　操作面積が小さいスイッチ操作部であるほど、前記タッチプレートおよび前記調整プレートによる静電容量が小さくなるように、前記調整プレートの板厚寸法は設定されている請求項１～４のいずれか１つに記載のタッチ式スイッチ装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016024607A (ja) * 2014-07-18 2016-02-08 ブラザー工業株式会社 電子機器

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6239285B2 (ja) * 2013-07-09 2017-11-29 クラリオン株式会社 タッチスイッチパネル及び情報処理装置
JP2016168997A (ja) * 2015-03-13 2016-09-23 矢崎総業株式会社 車両用操作システム
JP7260198B2 (ja) * 2017-08-28 2023-04-18 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 物理キーシステム
US10747404B2 (en) * 2017-10-24 2020-08-18 Microchip Technology Incorporated Touchscreen including tactile feedback structures and corresponding virtual user interface elements

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09139142A (ja) * 1995-11-16 1997-05-27 Seikosha Co Ltd 入力装置
JP2007317201A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Philipp Harald タッチセンサ式ユーザインターフェース
JP2007329090A (ja) * 2006-06-09 2007-12-20 Nec Corp 入力装置
WO2009005026A1 (ja) * 2007-07-02 2009-01-08 Nec Corporation 入力装置、電子機器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9024908B2 (en) * 2009-06-30 2015-05-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Tactile feedback display screen overlay
TWI408580B (zh) * 2009-10-30 2013-09-11 Hannstar Display Corp 投射電容式觸控感測器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09139142A (ja) * 1995-11-16 1997-05-27 Seikosha Co Ltd 入力装置
JP2007317201A (ja) * 2006-05-25 2007-12-06 Philipp Harald タッチセンサ式ユーザインターフェース
JP2007329090A (ja) * 2006-06-09 2007-12-20 Nec Corp 入力装置
WO2009005026A1 (ja) * 2007-07-02 2009-01-08 Nec Corporation 入力装置、電子機器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016024607A (ja) * 2014-07-18 2016-02-08 ブラザー工業株式会社 電子機器

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