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Patent Searching and Data


Title:
TOUCH SWITCH STRUCTURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/096639
Kind Code:
A1
Abstract:
A touch switch structure suitable for use in an operation panel for devices in the interior of an automobile, the structure reliably preventing misjudgment and detection error in switch operation. The touch switch structure has a base (2) formed from a material having electrically non-conductive properties, a shield electrode layer (4) formed on one side of the base (2) by using an electrically conductive material, a touch detection electrode (3) formed from an electrically conductive material at a portion that is located on the one side of the base (2) and where the shield electrode layer (4) is not formed, and an insulation layer (5) formed at least between the shield electrode layer (4) and a connection pattern (6) of the touch detection electrode (3) by using an electrically non-conductive material.

Inventors:
YAMAUCHI KAZUTO (JP)
TANAKA SADAHIKO (JP)
TAKIZAWA KEITARO (JP)
MURAYAMA YASUNORI (JP)
YAMANOUE KOUICHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/051288
Publication Date:
August 14, 2008
Filing Date:
January 29, 2008
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI MOTORS CORP (JP)
VISTEON JAPAN LTD (JP)
YAMAUCHI KAZUTO (JP)
TANAKA SADAHIKO (JP)
TAKIZAWA KEITARO (JP)
MURAYAMA YASUNORI (JP)
YAMANOUE KOUICHI (JP)
International Classes:
H01H36/00; B60H1/00; B60R16/02
Foreign References:
JPS5887234U1983-06-13
JPS57187825A1982-11-18
JP2005038739A2005-02-10
Other References:
See also references of EP 2110834A4
Attorney, Agent or Firm:
SANADA, Tamotsu (10-31 Kichijoji-honcho 1-chome, Musashino-sh, Tokyo 04, JP)
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Claims:
 非導電性の特性を有する材料により形成された基材と、
 導電性の特性を有する材料により該基材の一方の面上に形成されたシールド電極層と、
 導電性の特性を有する材料により該基材の一方の面上の部位であって且つ該シールド電極層が形成されていない部位に形成されたタッチ検出電極と、
 非導電性の特性を有する材料により少なくとも該シールド電極層と該タッチ検出電極の接続パターンとの間に形成された絶縁層とをそなえた
ことを特徴とする、タッチスイッチ構造。
 該シールド電極層,該タッチ検出電極及び該絶縁層が、いずれも印刷により該基材上に形成されている
ことを特徴とする、請求項1記載のタッチスイッチ構造。
 該タッチ検出電極は該接続パターンを介して検出回路,高周波信号源及びアースの順に接続され、
 該シールド電極層は該高周波信号源に接続されている
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のタッチスイッチ構造。
 該基材が、シート状の樹脂により形成されている
ことを特徴とする、請求項3記載のタッチスイッチ構造。
 該基材が、光透過性を有している
ことを特徴とする、請求項4記載のタッチスイッチ構造。
Description:
タッチスイッチ構造

 本発明は、電極間の静電容量の変化によ て、指や手の接近や接触を検知する静電容 型のタッチスイッチ構造に関し、特に、自 車の車室内の機器の操作パネルに用いて好 の、タッチスイッチ構造に関するものであ 。

 従来より、導電性の電極部材に人体の一 が接触又は近接するとこれを検出して所望 機器を作動させるタッチスイッチが広く知 れている。このようなタッチスイッチでは 極部材が静電容量センサとして機能するも であって、人体が電極に触れた際の電極の ンピーダンス(静電容量)の変化を読み取っ 、タッチスイッチのオンオフを検出するよ になっている。

 また、このような静電容量型タッチスイッ としては、電極,接続パターン(配線部分)及 導電性薄膜等をスパッタ法により成膜する とで形成したもの(例えば特許文献1参照)や 電極,接続パターン及び導電性薄膜等を導電 性を有するインクを用いて基材にスクリーン 印刷により形成したもの等が知られている。
 ところで、このようなタッチスイッチを自 車の車室内の機器の操作パネルに適用する とも考えられる。具体的には、自動車のオ ディオやエアコンディショナのオンオフス ッチや各種モードの切り替えスイッチに適 するのである。この場合、電極部材を光透 性の基材上に形成すれば、ライト点灯時に スイッチ自体が光を透過して視認性を高め ので夜間での操作性を損なうこともない。

特開2005-38739号公報

 しかしながら、従来のタッチスイッチを単 自動車の機器に適用としようとした場合に 以下のような課題があった。すなわち、操 する人(オペレータ)が手袋を着用している 合には、検出電極に指先が触れても電極の ンピーダンス変化は微小であり、タッチス ッチの操作を検出するのが困難であった。
 このような課題を解決するには、検出電極 おける検出感度を増大させればよいが、単 検出回路の電気的感度を増大させた場合に 検出電極以外の配線部分(接続パターン)を れた場合にもスイッチを操作したと誤検出 る場合が考えられる。また、これ以外にも 例えば複数のタッチスイッチを配設した場 に、隣接するタッチスイッチが反応してし うことも考えられる。

 本発明は、このような課題に鑑み創案さ たもので、スイッチ操作に対する誤判定や 検出を確実に防止できるようにした、タッ スイッチ構造を提供することを目的とする

 本発明のタッチスイッチ構造は、非導電 の特性を有する材料により形成された基材 、導電性の特性を有する材料により該基材 一方の面上に形成されたシールド電極層と 導電性の特性を有する材料により該基材の 方の面上であって且つ該シールド電極層が 成されていない部位に形成されたタッチ検 電極と、非導電性の特性を有する材料によ 少なくとも該シールド電極層と該タッチ検 電極の接続パターンとの間に形成された絶 層とをそなえたことを特徴としている(請求 項1)。

 また、該シールド電極層,該タッチ検出電極 及び該絶縁層が、いずれも印刷により該基材 上に形成されているのが好ましい(請求項2)。
 また、該タッチ検出電極は該接続パターン 介して検出回路,高周波信号源及びアースの 順に接続され、該シールド電極層は該高周波 信号源に接続されているのが好ましい(請求 3)。

 また、該基材が、シート状の樹脂により形 されるのが好ましい(請求項4)。
 また、該基材が、光透過性を有するのが好 しい(請求項5)。

 本発明のタッチスイッチ構造によれば、タ チ検出電極に触れたときにのみ静電容量が 化するので、この場合のみスイッチにタッ したと判定することができる。したがって 簡素な構成で確実に誤判定及び誤検出を防 することができるという利点がある(請求項 1)。
 また、シールド電極層,タッチ検出電極及び 絶縁層を印刷により形成することでタッチス イッチ自体を大幅に軽量化及び薄型化するこ とができる利点がある(請求項2)。

 また、タッチ検出電極を検出回路,高周波信 号源及びアースの順に接続し、シールド電極 層を高周波信号源に接続することにより、検 出回路の感度を増大させても誤判定や誤検出 を確実に防止することができる利点がある( 求項3)。
 また、タッチスイッチを複雑な曲面状に形 することができ、タッチスイッチを適用す 場所の自由度を高めることができる利点が るほか、意匠性を高めることができるとい 利点がある(請求項4)。

 また、基材が光透過性を有することで、 認性及び操作性並びに意匠性を高めること できる利点がある(請求項5)。

図1は本発明の一実施形態に係るタッチ スイッチ構造の構成を示す模式的な平面図で ある。 図2は本発明の一実施形態に係るタッチ スイッチ構造の構成を示す模式的な断面図で あって、図1におけるA-A断面図である。

符号の説明

 1  タッチスイッチ
 2  基材
 3  タッチ検出電極
 4  シールド電極層
 5  絶縁層
 6  接続パターン
 7  検出回路
 8  高周波信号源

 以下、図面により、本発明の一実施形態に るタッチスイッチ構造について説明すると 図1はその構成を示す模式的な平面図、図2 図1におけるA-A断面図である。
 本実施形態ではタッチスイッチ1は自動車の 車室内に設けられており、主に、オーディオ やエアコンディショナの操作パネルに適用さ れる。このため、タッチスイッチ1の基材2は ート状のポリカーボネート又はアクリル等 樹脂により形成されており、このように基 2を薄いシート状に形成することによりタッ チスイッチ1を複雑な曲面状の形状に形成す ことができる。

 また、基材2を薄いシート状に形成するこ とにより、基材2に光透過性を確保すること でき、視認性及び操作性並びに意匠性を高 ることができる。すなわち、夜間等のライ 点灯時には基材2の裏側に設けられたバック イト(図示略)からの光が基材2を透過して、 たかもタッチスイッチ1自体が発光するよう な状態とすることができ、これにより意匠性 や操作性が向上する。

 なお、本実施形態では基材2は樹脂により形 成されているが、基材2の材料は非導電性で ればよく、樹脂に限定されるものではない
 また、この基板2の裏面側(図1及び図2では上 面側に相当する)にはタッチ検出電極(以下、 に検出電極と略す)3やシールド電極層4や絶 層5が設けられている。ここで、これらの検 出電極3,シールド電極層4及び絶縁層5はスク ーン印刷により基材2に印刷されて形成され ものである。具体的には、検出電極3及びシ ールド電極層4は、導電性材料を含むインク 用いて基材2に印刷することで形成されてい 。また、絶縁層5は非導電性のインクで基材 2に印刷することで形成されている。

 ここで、図1及び図2に示すように、シー ド電極層4は、検出電極3が設けられる場所以 外の場所に印刷されている。また、このシー ルド電極層4の形成後に、シールド電極層4の 方に絶縁層5が重合して形成される。ここで 、絶縁層5は、検出電極3の配線部分(接続パタ ーン)6に対応する位置に形成されており、図2 に示すように、接続パターン6とシールド電 層4との間に絶縁層5が介在するように構成さ れている。

 なお、絶縁層5はシールド電極層4と略同面 として、シールド電極層4の上から当該シー ド電極層4を全て覆うように形成してもよい 。
 そして、基材2のシールド電極層4の形成さ ていない部位に検出電極3を塗布するととも 、接続パターン6を絶縁層5の上に形成する なお、図1に示すように、シールド電極層4と 検出電極3との間には隙間が形成されており シールド電極層4及び検出電極3が直接接触し ないようになっている。

 これにより、図2に示すように、接続パター ン6の配設位置では、接続パターン6,絶縁層5, ールド電極層4,基材2の順でこれらが重合し 検出電極3の配設位置においては、検出電極 3及び基材2の順で重合し、接続パターン6及び 検出電極3のいずれも配設されていない位置 はシールド電極層4及び基材2の順で重合する ようになっている。
 また、図1に示すように、この検出電極3は 続パターン6を介して公知の検出回路7に接続 されている。また、この検出回路7とアースGN Dとの間には高周波信号源8が接続されている 一方、シールド電極層4は、検出回路7と高 波信号源8との間に接続されている。

 したがって、図2の矢印で示す方向から、操 作者(オペレータ)の指先等が基材2に接近する と、検出電極3の位置に指先が触れた場合に 従来と同様に検出回路7と検出電極3との間の インピーダンス変化(静電容量変化)を検出す ことでオペレータのタッチを検出すること できる。
 ところで、本実施形態では、オペレータが 袋を着用している場合であっても確実にタ チスイッチ1の操作を検出するために、検出 回路7の電気的感度を増大させている。この め、検出電極3以外に触れた場合には、触れ 位置がシールド電極層4であれば、従来であ れば検出電極3と検出回路7との間の僅かなイ ピーダンス変化を読み取って検出電極3に触 れたと誤判定してしまう場合があったが、本 実施形態では、シールド電極層4と高周波信 源8とを直接接続しているので、検出電極3と 検出回路7とのインピーダンス変化が生じな ため、誤検出を防止することが可能となる

 また、触れた位置が接続パターン6の部位 であれば、本来は、絶縁層5の存在によりイ ピーダンス変化がほとんど生じないので、 常の電気的感度であればタッチ判定せずに 誤判定を防止できる。ただし、本実施形態 は、上述のようにオペレータが手袋を着用 ている場合を想定して、検出回路7の電気的 度を増大させている。このため、絶縁層5の みでは微小なインピーダンス変化を検出して しまい、誤判定することが考えられるが、本 実施形態では絶縁層5と基材2との間にシール 電極層4を介装しているので、仮に僅かなイ ンピーダンス変化を読み取った場合であって も、検出電極3と検出回路7とのインピーダン 変化が生じない。したがって、検出回路7の 感度を増大させた場合でも、接続パターン6 部位を触れたときのタッチ検出の誤判定を 実に防止することができる。

 本発明の一実施形態に係るタッチスイッ 構造は上述のように構成されているので、 ッチスイッチ1の操作時の誤判定や誤検出を 簡素な構成で確実に防止できるという利点が ある。つまり、オペレータの指先等が検出電 極3の位置に指先が触れた場合には、従来と 様に検出回路7と検出電極3との間のインピー ダンス変化(静電容量変化)を検出することで ペレータのタッチを検出することができる

 また、シールド電極層4や接続パターン6に れた場合は、シールド電極層4が高周波信号 8に直接接続されているので、検出電極3と 出回路7とのインピーダンス変化が生じずに 検出を防止することができる。
 また、検出電極3は接続パターン6を介して 出回路7,高周波信号源8及びアースGNDの順に 続され、シールド電極層4は高周波信号源8に 直接接続されているので、検出回路7の感度 増大させても誤判定や誤検出を確実に防止 ることができる。

 また、タッチ検出電極3,シールド電極層4 び絶縁層5が、いずれも印刷(スクリーン印 )により基材2上に形成されているのでスイッ チ1自体を大幅に軽量化及び薄型化すること できる。また、基材2をシート状の樹脂によ 形成しているため、タッチスイッチ1を複雑 な曲面状に形成することができ、タッチスイ ッチ1を適用する場所の自由度を高めること できる利点があるほか、意匠性を高めるこ ができる。

 さらに、基材2が光透過性を有しているので 、タッチスイッチ1の裏側にバックライト等 配設することで、夜間等の点灯時における 認性及び操作性並びに意匠性を高めること できる。
 なお、本発明は上述の実施形態に限定され ものでははく、本発明の趣旨を逸脱しない 囲で種々の変形が可能である。例えば、上 の実施形態では、タッチスイッチを自動車 車室内の適用した場合について説明したが タッチスイッチを適用する場所については ら限定されない。また、本実施形態では、 出電極3,シールド電極層4及び絶縁層5は、い ずれもスクリーン印刷により形成されている が、これらをスパッタ法により成膜形成して もよい。