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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022099631
(43)【公開日】2022-07-05
(54)【発明の名称】スイッチ構造
(51)【国際特許分類】
H01H 13/00 20060101AFI20220628BHJP
H01H 36/00 20060101ALI20220628BHJP
【ＦＩ】
H01H13/00 B
H01H36/00 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020213508
(22)【出願日】2020-12-23
(71)【出願人】
【識別番号】390026538
【氏名又は名称】ダイキョーニシカワ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山本 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】合田 龍平
(72)【発明者】
【氏名】万徳 善久
【テーマコード（参考）】
5G046
5G206
【Ｆターム（参考）】
5G046AA03
5G046AB02
5G046AC23
5G046AD06
5G046AD13
5G046AE05
5G206AS32H
5G206CS04H
5G206CS04Z
5G206CS05H
5G206CS05Z
5G206DS01H
5G206DS15H
5G206GS27
5G206KS07
5G206RS04
5G206RS24
(57)【要約】
【課題】静電容量式のスイッチを誤操作し難くするスイッチ構造を提供する。
【解決手段】スイッチ構造では、基材（１１）と表皮材（１５）との間にクッション材（１３）が設けられたクッション付きパネル（７）において、表皮材（１５）の一部が操作部（２９）を構成する。操作部（２９）と対応する位置において、クッション材（１３）の裏側には第１電極（４１）、クッション材（１３）の表側には第２電極（２７）が互いに対向するように設けられる。基材（１１）の裏側には回路基板（３７）が設けられる。回路基板（３７）は、操作部（２９）が押圧されたときに、クッション材（１３）が凹んで第１電極（４１）と第２電極（２７）との間の距離が縮まることで生じる第１電極（４１）と第２電極（２７）との間の静電容量の変化に基づき、操作部（２９）に対するユーザの操作を検知する。
【選択図】図２
【解決手段】スイッチ構造では、基材（１１）と表皮材（１５）との間にクッション材（１３）が設けられたクッション付きパネル（７）において、表皮材（１５）の一部が操作部（２９）を構成する。操作部（２９）と対応する位置において、クッション材（１３）の裏側には第１電極（４１）、クッション材（１３）の表側には第２電極（２７）が互いに対向するように設けられる。基材（１１）の裏側には回路基板（３７）が設けられる。回路基板（３７）は、操作部（２９）が押圧されたときに、クッション材（１３）が凹んで第１電極（４１）と第２電極（２７）との間の距離が縮まることで生じる第１電極（４１）と第２電極（２７）との間の静電容量の変化に基づき、操作部（２９）に対するユーザの操作を検知する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材（11）と、該基材（11）の表側に設けられたクッション材（13）と、該クッション材（13）の表側を覆う表皮材（15）とを備えるクッション付きパネル（7）において、前記表皮材（15）の一部がスイッチ（5）の操作を受け付ける操作部（29）を構成するスイッチ構造であって、
前記基材（11）および前記クッション材（13）はそれぞれ絶縁体で構成され、
前記操作部（29）と対応する位置において、前記クッション材（13）の裏側には第１電極（41）、前記クッション材（13）の表側には第２電極（27）が互いに対向するように設けられ、
前記基材（11）の裏側には、前記第１電極（41）および前記第２電極（27）と電気的に接続され、前記第１電極（41）と前記第２電極（27）との間の静電容量を検出する回路基板（37）が設けられ、
前記回路基板（37）は、前記操作部（29）が押圧されたときに、前記クッション材（13）が凹んで前記第１電極（41）と前記第２電極（27）との間の距離が縮まることで生じる前記静電容量の変化に基づいて、前記操作部（29）に対するユーザの操作を検知する
ことを特徴とするスイッチ構造。
前記基材（11）および前記クッション材（13）はそれぞれ絶縁体で構成され、
前記操作部（29）と対応する位置において、前記クッション材（13）の裏側には第１電極（41）、前記クッション材（13）の表側には第２電極（27）が互いに対向するように設けられ、
前記基材（11）の裏側には、前記第１電極（41）および前記第２電極（27）と電気的に接続され、前記第１電極（41）と前記第２電極（27）との間の静電容量を検出する回路基板（37）が設けられ、
前記回路基板（37）は、前記操作部（29）が押圧されたときに、前記クッション材（13）が凹んで前記第１電極（41）と前記第２電極（27）との間の距離が縮まることで生じる前記静電容量の変化に基づいて、前記操作部（29）に対するユーザの操作を検知する
ことを特徴とするスイッチ構造。
【請求項2】
請求項１に記載されたスイッチ構造において、
前記表皮材（15）は、導電性を有し、前記第２電極（27）を構成する
ことを特徴とするスイッチ構造。
前記表皮材（15）は、導電性を有し、前記第２電極（27）を構成する
ことを特徴とするスイッチ構造。
【請求項3】
請求項２に記載されたスイッチ構造において、
前記表皮材（15）は、前記基材（11）の裏側に巻き込まれる巻込み部（23）を有し、
前記巻込み部（23）は、前記回路基板（37）と電気的に接続される前記第２電極（27）の端子部（47）を構成する
ことを特徴とするスイッチ構造。
前記表皮材（15）は、前記基材（11）の裏側に巻き込まれる巻込み部（23）を有し、
前記巻込み部（23）は、前記回路基板（37）と電気的に接続される前記第２電極（27）の端子部（47）を構成する
ことを特徴とするスイッチ構造。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１項に記載されたスイッチ構造において、
前記パネル（7）は、前記操作部（29）に対応する部位に所定の図柄（31）を表示する表示部（71）を有し、
前記基材（11）、前記クッション材（13）、前記第１電極（41）および前記第２電極（27）の少なくとも前記表示部（71）に対応する部分は、透光性を有し、
前記表皮材（15）は、透光性を有する透光層（77）と、遮光性を有する隠蔽層（79）とを有し、
前記隠蔽層（79）の前記表示部（71）に対応する部分には、前記図柄（31）と同一形状の透光孔（89）が形成され、
前記基材（11）の裏側には、前記表示部（71）を照らし、該表示部（71）の前記透光孔（89）に対応する部分を発光させる光源（73）が設けられる
ことを特徴とするスイッチ構造。
前記パネル（7）は、前記操作部（29）に対応する部位に所定の図柄（31）を表示する表示部（71）を有し、
前記基材（11）、前記クッション材（13）、前記第１電極（41）および前記第２電極（27）の少なくとも前記表示部（71）に対応する部分は、透光性を有し、
前記表皮材（15）は、透光性を有する透光層（77）と、遮光性を有する隠蔽層（79）とを有し、
前記隠蔽層（79）の前記表示部（71）に対応する部分には、前記図柄（31）と同一形状の透光孔（89）が形成され、
前記基材（11）の裏側には、前記表示部（71）を照らし、該表示部（71）の前記透光孔（89）に対応する部分を発光させる光源（73）が設けられる
ことを特徴とするスイッチ構造。
【請求項5】
請求項４に記載されたスイッチ構造において、
前記隠蔽層（79）は、導電性を有し、前記第２電極（27）を構成する
ことを特徴とするスイッチ構造。
前記隠蔽層（79）は、導電性を有し、前記第２電極（27）を構成する
ことを特徴とするスイッチ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の技術は、スイッチ構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、各種機器の動作を制御するためのスイッチの構造として、静電容量式のスイッチが知られている。静電容量式のスイッチは、電極がパネルの裏側に配置された構造を有し、ユーザの手指がパネルの表面に接近したり触れたりするのを、ユーザの手指と電極との間の静電容量の変化に基づいて検出するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００６－３２１３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、従来の静電容量式のスイッチは、ユーザの手指がパネルの表面に接近したり触れたりするのを検出するため、人体が意図せず接近したり触れたりしただけで反応する。そのことで、ユーザは当該スイッチを誤操作してしまうことがある。このことは、当該スイッチで制御される機器の誤作動に繋がる。したがって、静電容量式のスイッチには、ユーザビリティが低いという問題がある。
【0005】
本開示の技術の目的は、静電容量式のスイッチを誤操作し難くするスイッチ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の目的を達成するために、本開示の技術では、スイッチを作動させるのにクッション材を利用して操作部への押圧操作が必要な構成にした。
【0007】
具体的には、本開示の第１の態様は、基材と、該基材の表側に設けられたクッション材と、該クッション材の表側を覆う表皮材とを備えるクッション付きパネルにおいて、前記表皮材の一部がスイッチの操作を受け付ける操作部を構成するスイッチ構造を対象とする。第１の態様のスイッチ構造において、前記基材および前記クッション材はそれぞれ絶縁体で構成される。前記操作部と対応する位置において、前記クッション材の裏側には第１電極、前記クッション材の表側には第２電極が互いに対向するように設けられる。前記基材の裏側には、前記第１電極および前記第２電極と電気的に接続され、前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量を検出する回路基板が設けられる。前記回路基板は、前記操作部が押圧されたときに、前記クッション材が凹んで前記第１電極と前記第２電極との間の距離が縮まることで生じる前記静電容量の変化に基づいて、前記操作部に対するユーザの操作を検知する。
【0008】
本開示の第２の態様は、第１の態様のスイッチ構造において、前記表皮材が、導電性を有し、前記第２電極を構成する、スイッチ構造である。
【0009】
本開示の第３の態様は、第２の態様のスイッチ構造において、前記表皮材が、前記基材の裏側に巻き込まれる巻込み部を有する、スイッチ構造である。前記巻込み部は、前記回路基板と電気的に接続される前記第２電極の端子部を構成する。
【0010】
本開示の第４の態様は、第１～第３の態様のいずれか１つのスイッチ構造において、前記パネルが、前記操作部に対応する部位に所定の図柄を表示する表示部を有する、スイッチ構造である。前記基材、前記クッション材、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも前記表示部に対応する部分は、透光性を有する。前記表皮材は、透光性を有する透光層と、遮光性を有する隠蔽層とを有する。前記隠蔽層の前記表示部に対応する部分には、前記図柄と同一形状の透光孔が形成される。前記基材の裏側には、前記表示部を照らし、該表示部の前記透光孔に対応する部分を発光させる光源が設けられる。
【0011】
本開示の第５の態様は、第４の態様のスイッチ構造において、前記隠蔽層が、導電性を有し、前記第２電極を構成する、スイッチ構造である。
【発明の効果】
【0012】
第１の態様のスイッチ構造によれば、表皮材の一部が構成するスイッチの操作部に対するユーザの操作を、第１電極と第２電極との間の静電容量の変化に基づいて検出する。当該静電容量の変化は、操作部が押圧されたときにクッション材が凹み、第１電極と第２電極との間の距離が縮まることで生じる。よって、人体が意図せず接近したり触れたりしただけでは反応せず、ユーザがスイッチを誤操作し難くできる。
【0013】
第２の態様のスイッチ構造によれば、表皮材が第２電極を兼ねる。それにより、スイッチ構造に必要な部品点数を減らすことができる。また、当該スイッチ構造を実現するのにかかるコストを低減できる。
【0014】
第３の態様のスイッチ構造によれば、表皮材の巻込み部が第２電極の端子部を構成して回路基板と電気的に接続されるので、当該スイッチ構造を組み立てるときに、第２電極と回路基板との電気的な接続を容易に行える。
【0015】
第４の態様のスイッチ構造によれば、光源が基材の裏側から表示部を照らすことで、表皮材の隠蔽層に形成された透光孔に対応する部分が発光する。それにより、表示部は、図柄を表示する。表示部は操作部に対応する部位に設けられるので、ユーザは、図柄が表示部に表示されることにより、操作部の位置を容易に認識できる。
【0016】
第５の態様のスイッチ構造によれば、表皮材の隠蔽層が第２電極を兼ねる。それにより、スイッチ構造に必要な部品点数を減らすことができる。また、当該スイッチ構造を実現するのにかかるコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】実施形態１のコンソールボックスを例示する斜視図である。
【図3】実施形態１の回路基板とその関連構成を例示するブロック図である。
【図4】実施形態１のスイッチのタッチ時の様子を例示する断面図である。
【図5】実施形態１のスイッチの操作時の様子を例示する断面図である。
【図6】実施形態１のスイッチの動作を例示するタイムチャートである。
【図9】実施形態２の回路基板とその関連構成を例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態では、本開示の技術に係るスイッチ構造について、車両用の内装品に組み込まれた態様を例に挙げて説明する。
【0019】
《実施形態１》
図１は、この実施形態１のスイッチ構造を適用したコンソールボックス１を例示する斜視図である。図２は、図１のII－II線におけるコンソールボックス１のリッド３の断面図である。図３は、この実施形態１のスイッチ構造における回路基板３７とその関連構成を例示するブロック図である。
図１は、この実施形態１のスイッチ構造を適用したコンソールボックス１を例示する斜視図である。図２は、図１のII－II線におけるコンソールボックス１のリッド３の断面図である。図３は、この実施形態１のスイッチ構造における回路基板３７とその関連構成を例示するブロック図である。
【0020】
図１および図２に示すように、この実施形態１のスイッチ構造は、車両のコンソールボックス１のリッド３に組み込まれて、スイッチ５を構成する。コンソールボックス１のリッド３は、クッション付きパネル７と、裏面カバー９とを備える。スイッチ５は、クッション付きパネル７の一部を含んで構成される。クッション付きパネル７は、基材１１と、クッション材１３と、表皮材１５とを備える。
【0021】
基材１１は、表側に向けて開口する凹状に形成された剛性体からなり、クッション収容部１７を有する。基材１１は、射出成形などにより成形される。基材１１は、樹脂材料からなる絶縁体（誘電体）で構成される。基材１１の材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）やアクリルニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）などが用いられる。基材１１の裏面には、第１ボス１９および第２ボス２１がそれぞれ複数設けられる。
【0022】
複数の第１ボス１９は、リッド３の幅方向における中央側に配置される。これら各第１ボス１９は、回路基板３７を固定するための結合部分である。複数の第２ボス２１は、リッド３の幅方向における両側に配置される。これら各第２ボス２１は、裏面カバー９を固定するための結合部分である。各第２ボス２１における基材１１の裏側に向けて突出する高さは、各第１ボス１９における基材１１の裏側に向けて突出する高さよりも高い。
【0023】
クッション材１３は、基材１１の表側に設けられる。クッション材１３は、クッション収容部１７に収容され、クッション収容部１７内を隙間なく埋める。クッション材１３は、板状またはシート状に形成される。クッション材１３は、絶縁体（誘電体）で構成される。クッション材１３は、柔軟性と弾力性を有する。クッション材１３は、表皮材１５にクッション性を付与し、パネル３の触感を向上させると共にスイッチ構造の一部を構成する。
【0024】
クッション材１３は、発泡体を所定の形状に裁断したもの、または発泡成形した樹脂成形品で構成される。クッション材１３の材料としては、発泡ポリウレタン（ＰＵ）などの発泡樹脂が挙げられる。クッション材１３の厚さＴは、例えば３ｍｍ～６ｍｍ程度とされる。なお、クッション材１３は、合成繊維からなる三次元立体編物など、ウレタンフォーム以外のものによって構成されてもよい。
【0025】
表皮材１５は、クッション材１３の表側を覆う。表皮材１５の外周部分は、基材１１の外周端部を包み込むようにクッション材１３の表側から基材１１の裏側に巻き込まれる。表皮材１５の裏面は、クッション材１３の表面に密着する。表皮材１５は、基材１１の裏側に巻き込まれる巻込み部２３を有する。巻込み部２３は、ステープル２５により基材１１に固定される。表皮材１５は、可撓性と導電性を有する。
【0026】
表皮材１５は、例えば、導電性ウレタンや導電性ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などからなる導電性シートによって構成される。なお、表皮材１５は、ウレタンシートやポリ塩化ビニルシート、皮革などの絶縁性シートの片面に対して導電布をラミネートしたシート部材など、裏面のみに導電性を有するシート状物であってもよい。表皮材１５は、スイッチ５に含まれる第２電極２７を構成する。第２電極２７の電気抵抗率は、操作部２９に対するユーザの操作感度を良好にする観点から、１０６Ω／ｃｍよりも小さいことが好ましい。
【0027】
表皮材１５の一部は、スイッチ５の操作部２９を構成する。操作部２９は、スイッチ５に対するユーザの操作を受け付ける部分である。操作部２９には、所定の図柄３１が表示される。図柄３１は、操作部２９の位置、つまりスイッチ５の操作箇所を示すものである。図柄３１には、文字、図形、記号、絵、アイコンなどが含まれる。本例の図柄３１は、表皮材１５の表面に形成された凹凸によって描かれる。なお、図柄３１は、印刷によって設けられてもよい。
【0028】
裏面カバー９は、表側に向けて開口する凹状に形成される。裏面カバー９の外周部分に設けられた側壁部３３は、表皮材１５の巻込み部２３に突き当てられる。そのことで、表皮材１５の巻き込み部２３は、裏面カバー９と基材１１との間に挟み込まれる。裏面カバー９は、複数の第２ボス２１のそれぞれにタッピングねじ３５で固定される。裏面カバー９は、基材１１との間に空間Ｓを形成する。裏面カバー９と基材１１との間の空間Ｓには、回路基板３７が設けられる。回路基板３７は、基材１１の裏側に配置される。回路基板３７は、複数の第１ボス１９のそれぞれにタッピングねじ３９で固定される。
【0029】
回路基板３７の表面には、第１電極４１が設けられる。第１電極４１は、例えば銅箔などによって構成される。第１電極４１は、クッション付きパネル７の裏側で操作部２９と対応する位置に配置される。このように、操作部２９と対応する位置においては、第１電極４１と第２電極２７とが基材１１およびクッション材１３を介して互いに対向するように設けられる。第１電極４１と第２電極２７との間の距離ｄ１、厳密には操作部２９を押圧していないときの距離ｄ１は、パネル７のクッション性が確保でき、且つ外部からのノイズの影響を受け悪い距離、例えば５ｍｍ～１０ｍｍ程度とされる。
【0030】
回路基板３７は、第１電極４１および第２電極２７と電気的にそれぞれ接続される。回路基板３７と第２電極２７とは、配線４３を用いて繋げられる。配線４３の一端は回路基板３７に接続され、配線４３の他端には端子部４５が設けられる。この端子部４５は、表皮材１５の巻込み部２３と基材１１との間に挟み込まれ、表皮材１５の巻込み部２３と共にステープル２５により基材１１に固定される。このようにして、配線４３の端子部４５は、表皮材１５の巻込み部２３で第２電極２７と接続される。表皮材１５の巻込み部２３は、回路基板３７と電気的に接続される第２電極２７の端子部４７を構成する。第２電極２７は、配線４３を介して回路基板３７で接地される。
【0031】
回路基板３７は、第１電極４１と第２電極２７との間の静電容量を検出する。そして、回路基板３７は、操作部２９が押圧されたときに、クッション材１３が凹んで第１電極４１と第２電極２７との間の距離が縮まることで生じる静電容量の変化に基づいて、操作部２９に対するユーザの操作を検知する。図３に示すように、回路基板３７には、スイッチ作動回路４９が設けられる。スイッチ作動回路４９は、Ｉ／Ｆ回路５１と、操作検知回路５３と、駆動回路５５と、制御回路５７とを有する。これらＩ／Ｆ回路５１、操作検知回路５３、駆動回路５５および制御回路５７は、基本的にはＩＣ（Integrated Circuit）５９で構成される。
【0032】
Ｉ／Ｆ回路５１は、第１電極４１と電気的に接続される。Ｉ／Ｆ回路５１は、電気信号の入出力を行う。操作検知回路５３は、Ｉ／Ｆ回路５１と電気的に接続される。操作検知回路５３は、第１電極５１と第２電極２７との間の静電容量を検出し、その変化に基づいて操作部２９に対するユーザの操作を検知する。
【0033】
具体的には、操作検知回路５３は、第１電極４１と第２電極２７との間の静電容量の検出値Ｑｄと静電容量の基準値Ｑｓとを比較して、それら静電容量の検出値Ｑｄと基準値Ｑｓとの差（Ｑｄ－Ｑｓ）が所定の閾値Ｄｔよりも大きくなっていないか否かを判定する。そして、操作検知回路５３は、検出値Ｑｄと基準値Ｑｓとの差が所定の閾値Ｄｔ以下であると、操作部２９が操作されていないと判定する一方、検出値Ｄｄと基準値Ｑｓとの差が所定の閾値Ｄｔよりも大きいと、操作部２９が操作されていることを検知する（図６参照）。
【0034】
静電容量の基準値Ｑｓは、操作部２９が押圧されていない状態での第１電極４１と第２電極２７との間の静電容量の値である。本例では、静電容量の基準値Ｑｓが、イグニッションスイッチ６３がオンされて回路基板３７に電源が投入される度に取得される。すなわち、静電容量の基準値Ｑｓは、スイッチ５が起動されるタイミングで毎回リセットされる。なお、当該基準値Ｑｓは、回路基板３７に設けられたメモリに記憶され、そのメモリから操作検知回路５３に読み出されてもよい。
【0035】
駆動回路５５は、所定の負荷６１を駆動させるための回路である。所定の負荷６１は、例えばエアコンの空調制御を行うモータやシートの駆動制御を行うリレーなどの駆動機構である。なお、所定の負荷６１は、ルームランプなど、車両に備えられる他の負荷であってもよい。
【0036】
制御回路５７は、Ｉ／Ｆ回路５１、操作検知回路５３および駆動回路５５に電気的に接続され、それらの動作を制御する。制御回路５７は、イグニッションスイッチ６３とも電気的に接続される。制御回路５７は、イグニッションスイッチ６３がオンされると作動する。制御回路５７は、操作検知回路３７がユーザの操作を検知したときに出力する検知信号に基づき、所定の負荷６１を制御するように（動作または停止させるように）、駆動回路５５に制御信号を出力する。このように、制御回路５７は、操作部３７への押圧操作に応じて所定の負荷６１の動作を制御する。
【0037】
図４は、スイッチ５をタッチしたときの様子を例示する断面図である。図４に示すように、上記構成のスイッチ５では、ユーザが手指１０１で操作部２９をタッチしても、手指１０１が操作部２９に触れただけでは第１電極４１と第２電極２７との間の距離ｄ１が変化しない。このため、第１電極４１と第２電極２７との間の静電容量の変化が所定の閾値Ｄｔよりも大きくはならず、回路基板３７（操作検知回路５３）では、ユーザの操作が検知されない。
【0038】
図５は、スイッチ５を操作しているときの様子を例示する断面図である。図５に示すように、上記構成のスイッチ５では、ユーザが手指１０１で操作部２９を押圧すると、その押圧力により、クッション材１３が裏側を剛性体の基材１１に保持された状態で圧縮されて凹むと共に、表皮材１５が裏側に向けて凹状をなすように撓む。そのことで、第２電極２７が第１電極４１に近づき、第１電極４１と第２電極２７との距離が縮まる。そして、第１電極４１と第２電極２７との距離が所定の距離ｄ２よりも小さくなり、第１電極４１と第２電極２７との間の静電容量の変化が所定の閾値Ｄｔよりも大きくなると、回路基板３７（操作検知回路５３）では、ユーザの操作が検知される。
【0039】
図６は、スイッチ５の動作を例示するタイムチャートである。図６に示すように、スイッチ５は、イグニッションスイッチ６３がオンされると、その時刻ｔ０に電源が回路基板３７に投入されることで起動される。このとき、操作検知回路５３が静電容量の基準値Ｑｓを取得する。その後、操作部２９がユーザによって押圧操作されると、その時刻ｔ１から第１電極４１と第２電極２７との間の静電容量が大きくなる。これにより、直ぐ後の時刻ｔ２には、操作検知回路５３での静電容量の検出値Ｑｄが基準値Ｑｓを閾値Ｄｔよりも大きく上回り、スイッチ５がオンされていること（操作されていること）が操作検知回路５３で検知される。スイッチ５に接続された所定の負荷６１は、スイッチ５のオンが検知された時刻ｔ２から動作を開始する。ユーザが押圧操作を止めると、その時刻ｔ３から第１電極４１と第２電極２７との間の静電容量が小さくなる。これにより、直ぐ後の時刻ｔ４には、操作検知回路５３での静電容量の検出値Ｑｄが基準値Ｑｓを閾値Ｄｔよりも大きく上回らないようになり、スイッチ５がオフされたこと（操作されていないこと）が操作検知回路５３で検知される。
【0040】
しかる後、操作部２９がユーザによって再び押圧操作されると、その時刻ｔ５から先の操作時と同様に第１電極４１と第２電極２７との間の静電容量が大きくなる。これにより、直ぐ後の時刻ｔ６には、操作検知回路５３での静電容量の検出値Ｑｄが基準値Ｑｓを閾値Ｄｔよりも大きく上回り、スイッチ５が再びオンされていること（再操作されていること）が操作検知回路５３で検知される。所定の負荷６１は、スイッチ５のオンが再び検知された時刻ｔ６に動作を停止する。ユーザが押圧操作を止めると、その時刻ｔ７から第１電極４１と第２電極２７との間の静電容量が小さくなる。これにより、直ぐ後の時刻ｔ８には、操作検知回路５３での静電容量の検出値Ｑｄが基準値Ｑｓを閾値Ｄｔよりも大きく上回らないようになり、スイッチ５がオフされたこと（操作されていないこと）が操作検知回路５３で検知される。スイッチ５は、イグニッションスイッチ６３がオフされると、その時刻ｔ９に動作を終了する。
【0041】
－実施形態１の特徴－
この実施形態１のスイッチ構造では、表皮材１５の一部が構成する操作部２７に対するユーザの操作を、第１電極４１と第２電極２７との間の静電容量の変化に基づいて検出する。当該静電容量の変化は、操作部２９が押圧されたときにクッション材１３が凹み、第１電極４１と第２電極２７との間の距離が縮まることで生じる。よって、人体が意図せず接近したり触れたりしただけでは反応せず、ユーザがスイッチ５を誤操作し難くできる。
この実施形態１のスイッチ構造では、表皮材１５の一部が構成する操作部２７に対するユーザの操作を、第１電極４１と第２電極２７との間の静電容量の変化に基づいて検出する。当該静電容量の変化は、操作部２９が押圧されたときにクッション材１３が凹み、第１電極４１と第２電極２７との間の距離が縮まることで生じる。よって、人体が意図せず接近したり触れたりしただけでは反応せず、ユーザがスイッチ５を誤操作し難くできる。
【0042】
この実施形態１のスイッチ構造では、表皮材１５が第２電極２７を兼ねる。また、パネル７の触感を向上させるためのクッション材１３をスイッチ５の構成部材に使用する。それにより、スイッチ構造に必要な部品点数を減らすことができる。また、当該スイッチ構造を実現するのにかかるコストを低減できる。
【0043】
この実施形態１のスイッチ構造では、表皮材１５の巻込み部２３が第２電極２７の端子部４７を構成して回路基板３７と電気的に接続されるので、当該スイッチ構造を組み立てるときに、第２電極２７と回路基板３７との電気的な接続を容易に行える。
【0044】
この実施形態１のスイッチ構造では、操作部２９に対するユーザの操作を検知するための基準となる静電容量の基準値Ｑｓをスイッチ５が起動されるタイミングでリセットするので、操作部２９が押圧されていない状態での第１電極４１と第２電極２７との間の距離が、クッション材１３がへたるなどして変化しても、その変化に応じて基準値Ｑｓを設定できる。これにより、スイッチ５の信頼性を確保できる。
【0045】
《実施形態２》
この実施形態２のスイッチ構造は、第１電極４１および第２電極２７と操作部２９の構成が上記実施形態１と異なる。
この実施形態２のスイッチ構造は、第１電極４１および第２電極２７と操作部２９の構成が上記実施形態１と異なる。
【0046】
なお、この実施形態２では、第１電極４１および第２電極２７と操作部２９の構成、ならびにそれらに関連する構成が上記実施形態１と異なる他はスイッチ構造について上記実施形態１と同様に構成されているので、構成の異なる第１電極４１および第２電極２７と操作部２９の構成、ならびにそれらに関連する構成についてのみ説明し、同一の構成箇所は図１～図５に基づく上記実施形態１の説明に譲ることにして、その詳細な説明を省略する。
【0047】
図７は、この実施形態２のスイッチ構造を例示する、図２に相当する断面図である。図７に示すように、この実施形態２のスイッチ構造では、クッション付きパネル７が、操作部２９に対応する部位に、所定の図柄３１を光Ｌで映し出す表示部７１を有する。表示部７１は、基材１１の裏側に配置されたＬＥＤ（Light Emitting Diode）７３を照明として表皮材１５に描かれた図柄３１を浮き上がらせて表示する。
【0048】
本例の基材１１、クッション材１３および第１電極４１はそれぞれ、透光性を有する。基材１１の材料としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やアクリル樹脂などの透明性を有する樹脂材料が用いられる。クッション材１３の材料としては、例えば、弾性変形可能で且つ着色されていないウレタン樹脂などの透光性と弾力性を有する樹脂材料や、編み目から光を透過する合成繊維からなる三次元立体編物などが用いられる。
【0049】
本例の第１電極４１は、基材１１の裏面において表示部７１に対応する箇所に設けられる。第１電極４１は、配線７５を介して回路基板３７と繋げられる。そのことで、第１電極４１とＩ／Ｆ回路５１とが電気的に接続される。第１電極４１の材料としては、透光性を有するもので、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸から成る複合物）などの導電性ポリマーや、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの導電性酸化物が用いられる。なお、第１電極４１は、網目より光が透過するようにしたメタルメッシュによって構成されてもよい。
【0050】
図８は、この実施形態２の表皮材１５の構成を例示する、図７のVIIIで囲んだ箇所の断面図である。表皮材１５のうち表示部７１に対応する部分は、透光性を有する。具体的には、図８に示すように、表皮材１５は、透光性を有する透光層７７と、遮光性を有する隠蔽層７９とを有する。透光層７７は、複数層の積層構造を有する。詳細には、透光層７７は、隠蔽層７９上に順に積層された透明層８１、スモーク層８３およびトップコート層８５を有する。
【0051】
隠蔽層７９は、導電性を有し、第２電極２７を構成する。隠蔽層７９は、例えばカーボン系導電塗料からなる。隠蔽層７９は、透明層８１の裏面に塗布するか又は印刷することで設けられる。透明層８１は、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなり、透明性を有する。スモーク層８３は、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなり、半透明なスモーク色を有することで強い光のみを透過させる。トップコート層８５は、例えばクリヤー塗料からなり、表皮材１５の耐摩耗性を向上させる。
【0052】
図７に示すように、隠蔽層７９の表示部７１に対応する部分には、図柄３１と同一形状の透光孔８９が形成される。表皮材１５は、その透光孔８９が形成された部分で光を透過させる。表皮材１５の巻込み部２３において、隠蔽層７９は、巻き込み方向における内側、つまり基材１１側に位置する。隠蔽層７９は、表皮材１５の巻込み部２３が配線４３の端子部４５と共にステープル２５により基材１１に固定されることで、端子部４５と接続される。
【0053】
ＬＥＤ７３は、回路基板３７の表面において表示部７１に対応する箇所に設けられる。すなわち、ＬＥＤ７３は、第１電極４１の裏側に位置する。ＬＥＤ７３は、光源の一例である。ＬＥＤ７３は、クッション付きパネル７の裏側から表示部７１に向けて光Ｌを発し、表示部７１を照明する。ＬＥＤ７３が発した光Ｌは、第１電極４１、基材１１およびクッション材１３を透過する。そして、ＬＥＤ７３が発した光Ｌの一部だけが、表皮材１５の透光孔８９を通してクッション付きパネル７の外部へと透過する。これにより、表示部７１の透光孔８９に対応する部分が発光し、所定の図柄３１が光で映し出される。
【0054】
図９は、この実施形態２の回路基板３７とその関連構成を例示するブロック図である。図９に示すように、ＬＥＤ７３は、駆動回路９１を介して制御回路５７と電気的に接続される。駆動回路９１は、ＬＥＤ７３を点灯動作させるための回路である。制御回路９１は、イグニッションスイッチ６３がオンされると、ＬＥＤ７３を点灯させるように駆動回路９１に制御信号を出力する。
【0055】
上記構成のスイッチ５では、ＬＥＤ７３を点灯させると、クッション付きパネル７の操作部２９に所定の図柄３１が浮かび上がるように表示され、操作部２９の位置を容易に認識できる。一方、ＬＥＤ７３が点灯していない状態では、クッション付きパネル７の操作部２９には表皮材１５の表面に施された模様や色のみが視認される。それにより、ＬＥＤ７３を消灯しているときには、所定の図柄３１が表示されず、クッション付きパネル７が煩雑な印象を与えるのを防止できる。
【0056】
－実施形態２の特徴－
この実施形態２のスイッチ構造では、ＬＥＤ７３が基材１１の裏側から表示部７１を照らすことで、表皮材１５の隠蔽層７９に形成された透光孔８９に対応する部分が発光する。それにより、表示部７１は、図柄３１を表示する。表示部７１は操作部２９に対応する部位に設けられるので、ユーザは、図柄３１が表示部７１に表示されることにより、操作部２９の位置を容易に認識できる。
この実施形態２のスイッチ構造では、ＬＥＤ７３が基材１１の裏側から表示部７１を照らすことで、表皮材１５の隠蔽層７９に形成された透光孔８９に対応する部分が発光する。それにより、表示部７１は、図柄３１を表示する。表示部７１は操作部２９に対応する部位に設けられるので、ユーザは、図柄３１が表示部７１に表示されることにより、操作部２９の位置を容易に認識できる。
【0057】
この実施形態２のスイッチ構造では、表皮材１５の隠蔽層７９が第２電極２７を兼ねる。それにより、スイッチ構造に必要な部品点数を減らすことができる。また、当該スイッチ構造を実現するのにかかるコストを低減できる。
【0058】
以上のように、本開示の技術の例示として、好ましい実施形態について説明した。しかし、本開示の技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須でない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることを以て、直ちにそれらの必須でない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【0059】
例えば、上記実施形態１，２では、表皮材１５自体または表皮材１５に含まれる隠蔽層７９が第２電極２７を兼ねるとしたが、これに限らない。第２電極２７は、表皮材１５の裏面に設けられるなどして、表皮材１５とは別に設けられてもよい。
【0060】
また、上記実施形態１，２では、第１電極４１が基材１１の裏側に設けられるとしたが、これに限らない。第１電極４１は、基材１１の表側に設けられ、基材１１とクッション材１３との間に配置されてもよい。この場合、基材１１のクッション収容部１７の底には貫通孔が形成され、第１電極４１と回路基板３７とは、その貫通孔を通した配線により接続されてもよい。
【0061】
また、上記実施形態１，２では、基材１１、クッション材１３および第１電極４１がそれぞれ全体に亘って透光性を有する態様を例示したが、これに限らない。基材１１、クッション材１３および第１電極４１は、少なくとも表示部７１に対応する部分で透光性を有していればよく、その他の部分ではＬＥＤ７３からの光を遮光する構成であってもよい。
【0062】
また、上記実施形態２では、本開示の技術に係るスイッチ構造を車両用のコンソールボックス１のリッド３にスイッチ５を設ける場合に適用した例に挙げて説明したが、これに限らない。本開示の技術に係るスイッチ構造は、コンソールパネルやインストルメントパネル、ドアトリム、ピラートリム、サンバイザーなど、他の車両用内装品にスイッチを設ける場合にも適用可能である。また、本開示の技術に係るスイッチ構造は、クッション付きパネルを設けることが可能であれば、車両用途以外にも電動家具や洗浄便座などの様々な製品に幅広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【0063】
以上説明したように、本開示の技術は、静電容量方式のスイッチ構造について有用である。
【符号の説明】
【0064】
１ コンソールボックス
３ リッド
５ スイッチ
７ クッション付きパネル
９ 裏面カバー
１１ 基材
１３ クッション材
１５ 表皮材
１７ クッション収容部
１９ 第１ボス
２１ 第２ボス
２３ 巻き込み部
２５ ステープル
２７ 第２電極
２９ 操作部
３１ 図柄
３３ 側壁部
３５ タッピングねじ
３７ 回路基板
３９ タッピングねじ
４１ 第１電極
４３ 配線
４５ 端子部
４７ 端子部
４９ スイッチ作動回路
５１ Ｉ／Ｆ回路
５３ 操作検知回路
５５ 駆動回路
５７ 制御回路
５９ ＩＣ
６１ 負荷
６３ イグニッションスイッチ
７１ 表示部
７３ ＬＥＤ（光源）
７５ 配線
７７ 透光層
７９ 隠蔽層
８１ 透明層
８３ スモーク層
８５ トップコート層
８９ 透光孔
９１ 駆動回路
１０１ 手指
３ リッド
５ スイッチ
７ クッション付きパネル
９ 裏面カバー
１１ 基材
１３ クッション材
１５ 表皮材
１７ クッション収容部
１９ 第１ボス
２１ 第２ボス
２３ 巻き込み部
２５ ステープル
２７ 第２電極
２９ 操作部
３１ 図柄
３３ 側壁部
３５ タッピングねじ
３７ 回路基板
３９ タッピングねじ
４１ 第１電極
４３ 配線
４５ 端子部
４７ 端子部
４９ スイッチ作動回路
５１ Ｉ／Ｆ回路
５３ 操作検知回路
５５ 駆動回路
５７ 制御回路
５９ ＩＣ
６１ 負荷
６３ イグニッションスイッチ
７１ 表示部
７３ ＬＥＤ（光源）
７５ 配線
７７ 透光層
７９ 隠蔽層
８１ 透明層
８３ スモーク層
８５ トップコート層
８９ 透光孔
９１ 駆動回路
１０１ 手指
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】