JP2008141329A - 静電容量型タッチスイッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力方式が静電容量型タッチスイッチ装置において、スイッチパネル表面に水がかかり水滴が出来た場合の誤動作の低減を特別な構造や回路を用いることなく実現する静電容量型タッチスイッチ装置の電極シートの電極パターンのスイッチ電極の構成を提案する。
【解決手段】フィルムにＯＮ、ＯＦＦのスイッチ動作に必要なスイッチ電極、その周辺に水等の導通性のある物質が付いた場合に感知するための電極を配したパターンを印刷した電極フィルムを、ガラス板又はアクリル板に接着剤、両面テープで貼り付けたパネルスイッチと、パネルスイッチの電極パターンに接続しパネルスイッチの容量変化を検出し、容量変化測定部を設けた制御部から構成された静電容量型タッチスイッチであり、水等の導通性のある物質が付いた場合に容量の変化により、正規のＯＮ、ＯＦＦの動作か水等による誤動作かを判断する静電容量型タッチスイッチ装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力方式に静電容量方式を採用した静電容量型タッチスイッチ装置に関するものである。

図１に示した従来型の静電容量型タッチスイッチ装置は、パネルスイッチ1と制御基板２から構成される。パネルスイッチは、図２及び図３で示すようにＰＥＴフィルム９に銀ペーストを印刷した電極シートを、アクリルやガラス等からなる誘電体7に接着剤８（両面テープ等）で貼り付けたもので構成される。
図４で示すパネルスイッチに指１０（導通部材）が近づくと、誘電体を電極と指で挟んだ平行板コンデンサが形成され静電容量が増加する。また、逆にパネルスイッチから指が離れると、誘電体を電極と指で挟んだ平行板コンデンサとして形成された静電容量が減少する。
図１に示す制御基板２は、この静電容量の変化をＣ／Ｖ（容量を電圧）変換回路で電圧に変換し、演算処理装置（ＣＰＵ）に設けられているアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）で、デジタルデータに置き換え、演算処理装置の動作を決める制御プログラムよりスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を判断しているのが、静電容量型タッチスイッチの一般的な動作原理である。
しかし図５で示すように、パネルスイッチ表面に水がかかり水滴が出来ると、水も導通性があるため上記した指（導通部材）が近づいた状態となると同様に、静電容量の増加が発生し、誤動作の原因となる。
特許第２８８７３３６号

図２は従来の静電容量型タッチスイッチ装置の電極シートである。スイッチ電極４とコネクタ接続端子を介して制御部に繋げるための配線パターン４及びＧＮＤパターン５から成り立ち、ＰＥＴフィルム等に銀ベーストで上記のパターンを印刷し作成される。該電極シートは図３のパネルスイッチの断面図のように誘電体７（ガラス板、樹脂等）に接着剤８、又は両面テープ等で貼り付けを行いパネルスイッチ（操作板）として使用する。スイッチ電極４を指で触ることで静電容量が変化をするのでＣＰＵに格納した閾値と比較し満足すれば、スイッチとしてのＯＮ、ＯＦＦの操作に利用することが出来る。図６のようにパネルスイッチのスイッチ電極４に、スイッチ電極より小さい水滴１２が付いた場合は、指で触った場合より、静電容量の変化が小さいため、指で触った場合の正規の操作と区別することが出来るが、水滴１３のようにスイッチ電極４より（水滴が）大きい場合には、静電容量の変化も大きくなるため、指で触った動作と区別することが出来ない。又、水滴１４のように複数のスイッチ電極に、（水滴が）付いた場合はそれぞれのスイッチ電極は、静電容量の変化が小さいため正規の操作と区別出来るが、この状態で、指で片方のスイッチ電極を触った場合には、水には導通性があるため水が付いている複数のスイッチ電極の静電容量が大きく変化し、複数のスイッチが同時に入る（ＯＮになる）というような誤動作の可能性がある。

従って従来の方式では、パネルスイッチの表面に水滴が付いた場合に、静電容量変化が発生し、指がパネルスイッチに触った状態と同程度の静電容量変化が発生した場合、パネルスイッチ上の各電極がスイッチとして機能し、ＯＮの情報がスイッチ搭載機器に伝わり、スイッチによっては、例えば調理機器ならば点火スイッチに勝手に火が点いたり、洗濯機の場合であれば、洗濯機の動作中に停止スイッチならば途中で止まってしまう等の人間が意図しない誤動作が生じる。

その為、パネルスイッチに水がかかり誤動作を防止する対策として、パネルスイッチ表面の水滴が素早く流れるようにパネルスイッチの表面に傾斜を付け、更にパネルスイッチの電極部分の表面のみに突起部を設け、撥水処理を施しているのが現状である。しかし、パネルスイッチの表面に傾斜を付けた場合でも、パネルスイッチの電極部分の上を水滴が流れる瞬間静電容量変化が発生し、パネルスイッチの電極上でパネルスイッチがＯＮとなり水滴が通過して電極上から水滴がなくなると、ＯＦＦ状態となり、誤動作を防止できない。また、パネルスイッチの電極部分の表面に、突起部を設け、パネルスイッチに配置された面積の小さい電極には有効であるが、面積が大きな電極では水がかかった場合に、突起部でも水滴が出来てしまいパネルスイッチの静電容量が変化し、誤動作を防止できない。また、不要な傾斜や突起部を設けるなどで、パネルスイッチ形状が限定され汎用性に乏しく使いにくいという課題があった。

本発明では、ＣＰＵを設けた制御基板と、該制御基板に接続されたフィルムと、該フィルムにＯＮ、ＯＦＦのスイッチ動作に必要なスイッチ電極と、前記フィルムを誘電体に貼り付け、前記スイッチ電極の周辺に導電性の有る物質が付着したときの容量変化を、前記ＣＰＵに送信し、前記ＣＰＵに格納されている閾値と比較を行い、通常のスイッチＯＮ、ＯＦＦか、または誤動作かを判断するために設けられているスイッチ電極を配したパターンを印刷した電極フィルムを設けた静電容量型タッチスイッチ装置を提案するものである。

パネルスイッチ部の電極シートの電極パターンの変更のみで構成されるため、パネルスイッチに傾斜を付けたり、又パネルスイッチのスイッチ電極に相当する部分に突起を設けたりする必要が無いためデザインの自由度が増したり、特別な構造や回路を追加して部品コストを上げることなく、水等による誤動作の低減をすることが出来る。

本発明の詳細を、添付図面を参照して説明を行う。図８は電極シートの例である。スイッチ電極１８は通常の指で触れる操作を行った場合に、静電容量の変化を図７の制御基板１６のＣＰＵに予め格納されている閾値と比較し、満足していればＯＮ、ＯＦＦの判断をする電極であると見なす。スイッチ電極１８の周囲には、別個にスイッチ電極１９を設けている。

該スイッチ電極１９は水等の誘電体の静電容量の変化を見るための電極である。この構成によりスイッチ電極１８とスイッチ電極１９の静電容量の変化を組み合わせて、指で触れた操作と水等による誘電体による誤動作との判断を行う。つまりスイッチ電極１８の静電容量の変化が閾値を満足させ、スイッチ電極１９の静電容量の変化が認められない場合は、指による操作であると判断できる。水滴２０のようなスイッチ電極１８より大きい場合には、スイッチ電極１８の静電容量の変化は閾値を満足するが、スイッチ電極１９の静電容量の変化も微量であっても認められるため、水等の導電体が付いているとの判断をすることが出来る。

水滴２１のような複数のスイッチ電極１８にまたがって付いている場合は、各スイッチ電極に付いている面積は小さいためこの状態では静電容量の変化は小さく閾値を満足させることは無いが、指で触れた場合は、水等は導電性であるため複数のスイッチ電極１８の静電容量が同時に大きく変化する。この場合でもスイッチ電極１９の静電容量は水滴２１にて変化するため、導電性の物質がついているとの判断をすることが出来る。このようにスイッチ電極１９の静電容量の変化を見ることにより、モニターが付いている製品などでは、使用者にパネルスイッチ（操作盤）の水を拭き取るようなどの注意を促すことが可能である。

静電容量型タッチスイッチ装置の構造図 電極シート パネルスイッチ断面図 パネルスイッチを指で触った場合 パネルスイッチに水滴が付いた場合 電極シート 静電容量型タッチスイッチ装置の構造図 電極シート

符号の説明

１ パネルスイッチ
２ 制御基板
３ コネクタ接続端子
４ スイッチ電極
５ ＧＮＤ
６ 配線パターン
７ 誘電体
８ 接着剤
９ ＰＥＴフィルム
１０ 指
１１ 水滴
１２ 水滴
１３ 水滴
１４ 水滴
１５ パネルスイッチ
１６ 制御基板
１７ コネクタ接続端子
１８ スイッチ電極
１９ スイッチ電極
２０ 水滴
２１ 水滴

Claims (1)

1. ＣＰＵを設けた制御基板と、該制御基板に接続されたフィルムと、該フィルムにＯＮ、ＯＦＦのスイッチ動作に必要なスイッチ電極と、前記フィルムを誘電体に貼り付け、前記スイッチ電極の周辺に導電性の有る物質が付着したときの容量変化を、前記ＣＰＵに送信し、前記ＣＰＵに格納されている閾値と比較を行い、通常のスイッチＯＮ、ＯＦＦか、または誤動作かを判断するために設けられているスイッチ電極を配したパターンを印刷した電極フィルムを設けたことを特徴とする静電容量型タッチスイッチ装置。
   

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