(57)【要約】【課題】操作部材のタッチ検出用電極のプリント配線板に対する電気的接続が容易で、作業性に優れ、電気的接続の信頼性も高いタッチ検出機能付きスイッチ装置を提供する。【解決手段】ボディ１に移動可能に操作ボタン３を設け、この操作ボタン３の表面に薄膜状のタッチ検出用電極４を形成するとともに、少なくとも一部を操作ボタン３の手指が接触する側の面とは反対側の面まで導出して接続部４ａを形成し、操作ボタン３に対応して配線部１０を有するプリント配線板６を配設し、このプリント配線板６に操作ボタン３が押圧操作されることに基づいて動作するスイッチ９を設け、そして、プリント配線板６にタッチ検出用電極４の接続部４ａに接して該タッチ検出用電極４を配線部１０に電気的に接続する接触子１１を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディに移動可能に設けられた操作部材と、
この操作部材が押圧操作されることに基づいて動作するスイッチ要素と、
手指が接触したことを検出するために前記操作部材の表面に薄膜状に形成され、少なくとも一部が該操作部材の手指が接触する側の面とは反対側の面まで導出されて接続部が形成されたタッチ検出用電極と、
前記操作部材に対応して配設され、配線部を有するプリント配線板と、
このプリント配線板に設けられ、前記タッチ検出用電極の接続部に接して該タッチ検出用電極を前記配線部に電気的に接続する接触子とを備えていることを特徴とするタッチ検出機能付きスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作部材に手指が接触した際にこれを検出するためのタッチ検出用電極を有するタッチ検出機能付きスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複数の選択部を画面に表示する表示装置の選択用のスイッチ装置としては、上記複数の選択部に対応して複数の操作部材としての操作ボタンを備え、使用者が選択した操作ボタンを手指にて押圧操作すると、操作ボタンの下側に配設されたスイッチ要素が動作して対応する選択部を表示状態にして選択決定するようにした構成が考えられている。
なお、本発明が解決しようとする課題に対応するような公知文献は発見できなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記したようなものにおいては、使用者は、スイッチ装置の操作ボタンを見て選択してから操作する必要がある。このため、使用者は、スイッチ装置の操作ボタンと表示装置の画面との両方を見る必要があり、操作性がよくないという問題がある。
【０００４】
そこで、このような問題に対処するため、発明者は次のようなものを考えた。それは、スイッチ装置の操作ボタンに手指が接触した際に、これを検出して、その操作ボタンに対応する選択部の表示状態を変化させるような構成とするものである。このような構成のものによれば、表示画面を見れば、手指が接触している操作ボタンの位置がわかるため、スイッチ装置の操作ボタンを見ずに、表示画面のみを見て操作することが可能となる。
【０００５】
これを実現させるためのタッチ検出機能付きスイッチ装置として、発明者は例えば図３に示す構成のもの（比較例）を考えた。図３は、このタッチ検出機能付きスイッチ装置の縦断面図である。ボディ１０１には、操作部材を構成する操作ボタン１０２が移動可能に収納されている。操作ボタン１０２は、プラスチックにより下面側が開口した矩形容器状をなすように形成されていて、その表面には、薄膜状のタッチ検出用電極１０３が設けられている。また、タッチ検出用電極１０３の表面には、絶縁被膜１０４が設けられている。
【０００６】
操作ボタン１０２の下方には、プリント配線板１０５が配置されており、このプリント配線板１０５には、プリント配線がなされている。更に、プリント配線板１０５の部品装着面（上面）には、配線部１０６が設けられ、この配線部１０６に接続線１０７の一端部が半田付け（或いは、かしめ）によりに接続され、接続線１０７の他端部は前記タッチ検出用電極１０３の側面の下部に半田付け（或いは、かしめ）により接続されている。
【０００７】
そして、プリント配線板１０５において、操作ボタン１０２の下端に対応する部位に位置させて、スイッチ要素としてのスイッチ１０８が配設されている。図示した構成では、操作ボタン１０２が１個のみであるが、実際には、表示装置の複数の選択部と対応して操作ボタン１０２を含むユニットが複数個設けられている。そして、各スイッチ１０８は、例えばマイクロコンピュータからなる制御装置（図示せず）に接続される。
【０００８】
上記構成において、使用者の手指が操作ボタン１０２の上面（絶縁被膜１０４）に接触すると、手指がグランド側となってその手指とタッチ検出用電極１０３とによってコンデンサが形成され、これが接続線１０７を介してプリント配線板１０５の配線部１０６に接続され、プリント配線板１０５のタッチ検出回路の信号レベルが変化する。制御装置は、この信号レベルの変化により操作ボタン１０２への手指の接触を検出し、図示しない表示装置の画面において、その操作ボタン１０２に対応する選択部を表示状態にする。そして、その操作ボタン１０２が下方へ押圧操作され、この操作ボタン１０２の下端によりスイッチ１０８が押圧操作されると、スイッチ１０８が動作して選択信号を出力して制御装置に与え、制御装置はスイッチ１０８に対応する選択部を固定的な表示状態にしてその選択部の選択を決定する。
【０００９】
しかしながら、上記した構成のタッチ検出機能付きスイッチ装置では、薄膜状のタッチ検出用電極１０３に接続線１０７を半田付け（或いは、かしめ）によりに接続する作業は、困難で、作業性が悪く、また、接続不良が生じやすく電気的接続の信頼性も劣る。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作部材のタッチ検出用電極のプリント配線板に対する電気的接続が容易で、作業性に優れ、しかも、電気的接続の信頼性も高いタッチ検出機能付きスイッチ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した目的を達成するために、本発明のタッチ検出機能付きスイッチ装置は、ボディに移動可能に設けられた操作部材と、この操作部材が押圧操作されることに基づいて動作するスイッチ要素と、手指が接触したことを検出するために前記操作部材の表面に薄膜状に形成され、少なくとも一部が該操作部材の手指が接触する側の面とは反対側の面まで導出されて接続部が形成されたタッチ検出用電極と、前記操作部材に対応して配設され、配線部を有するプリント配線板と、このプリント配線板に設けられ、前記タッチ検出用電極の接続部に接して該タッチ検出用電極を前記配線部に電気的に接続する接触子とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ボディに操作部材及びプリント配線板を組み込むだけで接触子が自動的に操作部材のタッチ検出用電極とプリント配線板の配線部とを電気的に接続するので、作業性に優れ、接続不良も生じず電気的接続の信頼性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例について図１及び図２を参照して説明する。
図１は、タッチ検出機能付きスイッチ装置の縦断面図である。この図１において、プラスチック製のボディ１は、一方の面たる下面が開口した矩形容器状をなし、これには、ボタン収納孔部２が形成されており、このボタン収納孔部２は、上部が他の部位より小になされて両者の間に段部２ａが形成されている。そして、ボディ１のボタン収納孔部２には、操作部材としての操作ボタン３が所定方向（図1において上下方向）に移動可能に収納されている。操作ボタン３は、透光性を有するプラスチックで下面が開口する矩形容器状に形成され、は他の部位より小になされてこれらの小形部３ａと大形部３ｂとの間に段部３ｃが形成されている。
【００１４】
操作ボタン３の下面を除く表面には、全体にわたって導電性材料によるスパッタリング或いはメッキ塗装により薄膜状のタッチ検出用電極４が形成されている。この場合、タッチ検出用電極４の少なくとも一部は、操作ボタン３の大形部３ｂの下面（操作ボタン３の手指の接触する側の面とは反対側の面）まで導出されて接続部４ａが形成されている。また、タッチ検出用電極４の上面（操作ボタン３の手指の接触する側の面）の中央部には、透光用の透孔４ｂが形成されている。そして、このタッチ検出要件極４の表面には、絶縁材料の塗装により絶縁被膜５が設けられており、これには、前記タッチ検出用電極４の透孔４ｂと対応して投光用の透孔５ａが形成されている。なお、絶縁被膜５は、タッチ検出用電極４の接続部４ａ部分には設けられていない。
【００１５】
図１に示すように、操作ボタン３の下方には、操作ボタン３の下面に対応してプリント配線板６が配置されており、これは、ボディ１の下面の開口部１ａに嵌め込み装着されている。このプリント配線板６には、所定のプリント配線がなされている。また、プリント配線板６の部品装着面（上面）の中央付近には、操作ボタン３の照明用のＬＥＤ７が装着されている。更に、プリント配線板６には、絶縁材例えばゴム製の中空円錐状（杯を伏せた状態）をなす可撓体８が固定されており、その上部の受圧部８ａが操作ボタン３の下面の押圧部３ｄに下方から当接して上方に付勢するようになっている。これにより、操作ボタン３は上方に付勢されて、その段部３ｃがボディ１の段部２ａに当接し、小形部３ａの上部がボディ１の上面より若干突出した状態に保持される。そして、可撓体８の受圧部８ａの下面に可動接点９ａが設けられ、これと対向してプリント配線板６の部品装着面に固定接点９ｂ、９ｂが設けられ、以て、スイッチ要素たるスイッチ９が構成されている。
【００１６】
しかして、図１に示すように、プリント配線板６の部品装着面には、導電材例えば銅製の配線部１０が設けられているとともに、接触子１１が設けられている。この接触子１１は、導電材例えば板ばね製で略逆Ｖ字状に形成されている。そして、この接触子１１において、一端部はプリント配線板６に固定され、他端部は自由端部で配線部１０に摺接し、中間部は前記操作ボタン３の下端の接続部４ａに下方から弾性的に圧接するようになっている。これにより、接触子１１は、タッチ検出用電極４を配線部１０に電気的に接続するようになっている。
【００１７】
上記した構成では、操作ボタン３が１個のみであるが、実際には、図示しない表示装置の複数の選択部と対応して操作ボタン３を含むユニットが複数個設けられている。そして、各スイッチ９は、例えばマイクロコンピュータからなる制御装置（図示せず）に接続される。なお、ボディ１の下面の開口部１ａには、これを閉塞するカバー１２が嵌め込み装着されている。
【００１８】
次に、このタッチ検出機能付きスイッチ装置のタッチ検出回路１３について、図２を参照して説明する。このタッチ検出回路１３は、一般的な静電容量検出回路であり、高周波信号を出力する発振部１４（一方の端子がグランドに接続されている。）、負荷抵抗１５、高周波信号の検波及び平滑を行なう検波部１６及びオペアンプ１７を備えて構成されている。
【００１９】
発振部１４の出力端子（他方の端子）には、負荷抵抗１５、配線部１０及び接触子１１を介してタッチ検出用電極４が接続されている。検波部１６は、ダイオード及びコンデンサなどからなり、発振部１４からの高周波信号が負荷抵抗１５を介して入力されている。また、検波部１６の出力は、オペアンプ１７を介して増幅及びオフセットされた信号Ｖｏｕｔとして制御装置に入力されている。なお、発振部１４、負荷抵抗１５、検波部１６及びオペアンプ１７は、パッケージ化された静電容量検出ＩＣ１８として構成されている。
【００２０】
次に、本実施例の作用につき説明する。
使用者の手指が操作ボタン３の小形部３ａの上面に接近すると、使用者の手指はグランドに接続された状態になっているので、使用者の手指とタッチ検出用電極４とで可変のコンデンサＣが形成される。このような状態において、使用者の手指が操作ボタン３の上面即ち絶縁被膜５に接触すると、コンデンサＣの静電容量の変化はほとんどなくなる。これにより、プリント配線板６の配線部１０は、接触子１１、コンデンサＣ及び手指を介してグランドに接続されることになる。従って、発振部１４から出力された高周波信号は、負荷抵抗１５の抵抗値とコンデンサＣのインピーダンスとで分圧されて検波部１６に入力される。
【００２１】
その結果、タッチ検出用電極４に手指が触れていない状態と比べて、検波部１６に入力される高周波信号のレベルが小さくなるため、検波部１６及びオペアンプ１７を介して出力される信号Ｖｏｕｔのレベルも小さくなる。制御装置は、この信号Ｖｏｕｔのレベルの変化により操作ボタン３への手指の接触を検出し、図示しない表示装置の画面において、その操作ボタン３に対応する選択部を暫定的な表示状態にする。
【００２２】
その後、使用者によって操作ボタン３が下方へ押圧操作され、操作ボタン３の押圧部３ｄによりスイッチ９が押圧操作されると、スイッチ９は動作（オン）してオン信号を選択信号として制御装置に与えるようになり、制御装置は、操作ボタン３に対応する選択部を固定的な表示状態に変化させ、その選択部の選択を決定する。
【００２３】
このように本実施例によれば、操作ボタン３の表面に薄膜状のタッチ検出用電極４を形成するとともに下面に接続部４ａを形成し、プリント配線板６に接触子１１を設けて、この接触子１１を接続部４ａに圧接させることにより、操作ボタン３のタッチ検出用電極４をプリント配線板６の配線部１０に電気的に接続するようにした。従って、ボディ１に操作ボタン３及びプリント配線板６を組み込むだけで、接触子１１により自動的に操作ボタン３のタッチ検出用電極４をプリント配線板６の配線部１０に電気的に接続することができ、電気的接続が容易で、作業性に優れたものとなり、また、接続不良も生じることがなくて、電気的接続の信頼性も高い。
【００２４】
なお、本発明は、上記しかつ図面に示す実施例に限定されず、次のような変形、拡張が可能である。
上記実施例では、複数の選択部を有する表示装置を設け、スイッチ９の動作によりその選択部の選択を決定するようにしたが、例えば、単に複数の操作ボタンに対応する複数の表示部を有する表示装置を設けるようにしてもよい。
【００２５】
上記実施例では、板ばね製の接触子１１を設けるようにしたが、代わりにコイルばね製の接触子を設けるようにしてもよい。
また、上記実施例では、ＬＥＤ７を設けるようにしたが、これは必要に応じて設ければよい。
更に、上記実施例では、操作ボタン３に絶縁被膜５を設けるようにしたが、これは必要に応じて設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例を示すタッチ検出機能付きスイッチ装置の縦断面図
【図２】タッチ検出回路の等価回路を示す図
【図３】比較例を示す図１相当図
【符号の説明】
【００２７】
図面中、３は操作ボタン（操作部材）、４はタッチ検出用電極、５は絶縁被膜、６はプリント配線板、９はスイッチ（スイッチ要素）、１０は配線部、１１は接触子、１３はタッチ検出回路を示す。
【図１】
2008059912.tif 000003
【図２】
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【図３】
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