特開 2023-42815 タッチスイッチ

(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】P2023042815

(43)【公開日】2023-03-28

(54)【発明の名称】タッチスイッチ

(51)【国際特許分類】

   H01H 36/00 20060101AFI20230320BHJP

   H01H 9/16 20060101ALI20230320BHJP

【ＦＩ】

H01H36/00 L

H01H9/16 A

H01H36/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021150164

(22)【出願日】2021-09-15

(71)【出願人】

【識別番号】308013436

【氏名又は名称】小島プレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安藤 康幸

【テーマコード（参考）】

5G046

5G052

【Ｆターム（参考）】

5G046AA01

5G046AB02

5G046AC24

5G046AD06

5G046AD13

5G046AD22

5G046AE02

5G052AA23

5G052BB10

5G052JA02

5G052JA07

5G052JB05

5G052JB12

5G052JC04

(57)【要約】

【課題】タッチスイッチの性能を下げることなくコスト低減を実現する。
【解決手段】ケース１と、ケース１の内部に収納され、静電容量の変化を検出するための電極２１が表面にパターニングされた回路基板２と、電極２１へ直に接触するように電極２１の表面に配置され、光透過性及び弾性を有する誘電体から成る導光レンズ４と、導光レンズ４へ直に接触し、回路基板２へ向かって導光レンズ４を押し付けるようにケース１へ固定され、ユーザが指７を近づけることによって操作を行う操作面５１を備えた操作パネル５と、導光レンズ４へ光を照射する発光素子２１と、を備え、発光素子２１から導光レンズ４へ照射された光が導光レンズ４を介して操作パネル５の操作面５１へ出射される。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケースと、
前記ケースの内部に収納され、静電容量の変化を検出するための電極が表面にパターニングされた回路基板と、
前記電極へ直に接触するように前記電極の表面に配置され、光透過性及び弾性を有する誘電体から成る導光レンズと、
前記導光レンズへ直に接触し、前記回路基板へ向かって前記導光レンズを押し付けるように前記ケースへ固定され、ユーザが指を近づけることによって操作を行う操作面を備えた操作パネルと、
前記導光レンズへ光を照射する発光素子と、を備え、
前記発光素子から前記導光レンズへ照射された光が前記導光レンズを介して前記操作パネルの前記操作面へ出射されることを特徴とする静電容量型のタッチスイッチ。

【請求項2】

請求項１に記載のタッチスイッチであって、
前記導光レンズ内に光拡散剤が分散して配置されており、
前記発光素子が前記導光レンズの側方に配置されて、前記発光素子から前記導光レンズの側面へ向けて光が照射されていることを特徴とするタッチスイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電容量型のタッチスイッチに関する。

【背景技術】

【0002】

従来技術のタッチスイッチ１０を図５、図６及び図７に示す。図５はタッチスイッチ１０の斜視図であり、図６はタッチスイッチ１０の分解斜視図であり、図７は図５におけるＡ－Ａ線断面図である。図６に示すように、タッチスイッチ１０は、ケース１、回路基板２、ハウジング３、導光レンズ４、操作パネル５及び電極シート６を備える。

【0003】

図７に示すように、電極シート６は操作パネル５に貼り付けられて回路基板２に接続している。タッチスイッチ１０は、ユーザが指で操作パネル５をタッチすることによる静電容量の変化量を読み取ってタッチされたかどうか判定する。そして、この判定結果に基づき、タッチスイッチ１０は、回路基板２に搭載された発光素子２２を点灯または消灯させる。発光素子２２が点灯すると、発光素子２２から照射された光が導光レンズ４を透過して操作パネル５の操作面５１へ到達するため、ユーザは発光素子２２の点灯によりスイッチ操作が完了したことを認識できる。

【0004】

また、特許文献１には、導光レンズ内に光反射粒子が分散して配置され、発光素子が導光レンズの側方に配置されて、発光素子から導光レンズの側面へ向けて光が照射されるタッチスイッチが開示されている。特許文献１で開示されたタッチスイッチでは、側面から導光レンズに入射した光が光反射粒子によって乱反射するため、導光レンズに入射した光の一部が操作パネルの操作面へ向かって出射される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－０８７３１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

図５～図７に示す従来技術のタッチスイッチ１０では、電極シート６を操作パネル５に貼り付けるため、電極シート６と操作パネル５との間に空気や異物が入らないように特殊な貼り付け工程が必要となる。また、電極シート６を操作パネル５に貼り付ける際に、貼り付け位置の位置ずれが生じないようにする工程も必要となる。そのため、従来技術のタッチスイッチ１０は、製造コストが高くなっていた。

【0007】

そこで、本発明は、タッチスイッチの性能を下げることなくコスト低減を実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るタッチスイッチは、ケースと、前記ケースの内部に収納され、静電容量の変化を検出するための電極が表面にパターニングされた回路基板と、前記電極へ直に接触するように前記電極の表面に配置され、光透過性及び弾性を有する誘電体から成る導光レンズと、前記導光レンズへ直に接触し、前記回路基板へ向かって前記導光レンズを押し付けるように前記ケースへ固定され、ユーザが指を近づけることによって操作を行う操作面を備えた操作パネルと、前記導光レンズへ光を照射する発光素子と、を備え、前記発光素子から前記導光レンズへ照射された光が前記導光レンズを介して前記操作パネルの前記操作面へ出射されることを特徴とする。

【0009】

本発明に係るタッチスイッチによれば、導光レンズに誘電体を用いて、静電容量の変化を検出するための電極を回路基板にパターニングすることにより、電極シートを操作パネルに貼り付ける工程が不要となるため、タッチスイッチの性能を下げることなくコスト低減を実現することができる。

【0010】

本発明のタッチスイッチの一態様において、前記導光レンズ内に光拡散剤が分散して配置されており、前記発光素子が前記導光レンズの側方に配置されて、前記発光素子から前記導光レンズの側面へ向けて光が照射されてもよい。

【0011】

この態様によれば、発光素子が導光レンズの側方に配置されるため、タッチスイッチ全体の厚さを低減することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、タッチスイッチの性能を下げることなくコスト低減を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本開示の実施形態のタッチスイッチの斜視図である。

【図2】本実施形態のタッチスイッチの分解斜視図である。

【図3】図１におけるＢ－Ｂ線断面図である。

【図4】本実施形態のタッチスイッチに指を近づけた状態を示す図である。

【図5】従来技術のタッチスイッチの斜視図である。

【図6】従来技術のタッチスイッチの分解斜視図である。

【図7】図５におけるＡ－Ａ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態のタッチスイッチ２０について説明する。図１はタッチスイッチ２０の斜視図であり、図２はタッチスイッチ２０の分解斜視図である。図２に示すように、タッチスイッチ２０は、ケース１と、ケース１に収納される回路基板２と、ハウジング３と、導光レンズ４と操作パネル５を備える。なお、図２では、後述する電極２１及び発光素子２２の記載を省略している。

【0015】

回路基板２は、ハウジング３の下面に設けられた位置決めピンでハウジング３に位置決めされ、ケース１とハウジング３との間に挟み込まれて固定される。ハウジング３には、ケース１の方向へ向かって突出し、中央に穴が形成された１０個の爪３１が設けられている。ケース１の側面の外壁には、ハウジング３の爪３１に対応する位置に１０箇所の突出部１１が設けられている。ハウジング３をケース１に固定すると、ハウジング３の爪３１に形成された穴へケース１の突出部１１が挿入される。ケース１にはネジ穴１２が形成されており、ハウジング３にはネジが貫通するネジ用貫通孔３２が形成されており、ネジをハウジング３のネジ用貫通孔３２を通してケース１のネジ穴１２に入れて締めることにより、ハウジング３がケース１に固定される。

【0016】

タッチスイッチ２０は、７個の導光レンズ４を備える。そして、ハウジング３には、７箇所のレンズ用貫通孔３３が形成されている。７個の導光レンズ４は、ハウジング３のレンズ用貫通孔３３の中にそれぞれ配置される。導光レンズ４は、シリコーンゴム等の光透過性及び弾性を有する誘電体から成り、光拡散剤が添加されて、内部に光拡散剤が分散して配置されている。

【0017】

図３は、図１におけるＢ－Ｂ線断面図である。図３に示すように、回路基板２の表面には電極２１がパターニングされており、導光レンズ４は電極２１に直に接触するように電極２１の表面に配置される。なお、図３には、１つの導光レンズ４しか描かれていないが、７つの導光レンズ４は、全て電極２１に直に接触するように電極２１の表面に配置される。そして、７つの導光レンズ４の側方には、それぞれ両側に１つずつ発光素子２２が配置される。発光素子２２はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）であって、回路基板２に搭載される。発光素子２２は、図３に矢印で示すように、導光レンズ４の側面へ向けて光を照射する。

【0018】

操作パネル５は、７つの導光レンズ４に直に接触し、回路基板２へ向かって導光レンズ４を押し付けるようにハウジング３にビス止め又は爪嵌合等の方法により固定される。このように、弾性を有する導光レンズ４が操作パネル５と回路基板２の間に挟み込まれるように固定されるため、導光レンズ４と操作パネル５の間に空気が入らないように密着され、導光レンズ４と電極２１との間に空気が入らないように密着される。

【0019】

操作パネル５は、ユーザが指を近づけることによってタッチスイッチ２０の操作を行う操作面５１を備える。操作パネル５はＡＢＳ樹脂又はポリカーボネート等の誘電体で構成され、表面は、塗装、スパッタ、蒸着又はフィルムインサートにより、ピアノブラック調又は金属メッキ調に加工されている。ただし、操作面５１のマーク５２が設けられた部分は、このように塗装等はなされておらず、光が透過することができる。操作パネル５の操作面５１には、フィルムインサート成形、印刷、塗装又はレーザーカットにより、発光素子２２が点灯した際に浮かび上がるマーク５２が設けられている。

【0020】

図４は、操作パネル５の操作面５１に指７を近づけた状態を示す図である。図４に示すように、操作パネル５に指７を近づけると、指７と電極２１の間に挟まれた操作パネル５及び導光レンズ４が誘電体であり、指７と電極２１の間の静電容量が変化するため、静電容量の増減量によってタッチスイッチ２０はスイッチのＯＮ／ＯＦＦの判定を行うことができる。そして、スイッチをＯＮと判定した場合は、タッチスイッチ２０は発光素子２２を点灯させる。発光素子２２が点灯すると、図３に矢印で示すように導光レンズ４の側面に光が照射される。すると、既に述べたように導光レンズ４内には光拡散剤が分散して配置されているため、側面から導光レンズ４へ入射した光が光拡散剤によって乱反射し、光の一部が図３の矢印で示すように導光レンズ４から操作パネル５の操作面５１へ向かって出射される。このように、発光素子２２が点灯すると、操作面５１へ向かって光が出射されるため、操作面５１へ出射された光を目視してユーザはスイッチ操作が完了したことを認識することができる。

【0021】

タッチスイッチ２０は、指７と電極２１との間に構成されるコンデンサの静電容量の変化量を検出するため、タッチスイッチ２０の感度を向上するためには、導光レンズ４の誘電率を高くして、指７と電極２１の距離を小さくした方が良い。そのため、導光レンズ４は比誘電率４以上として、図４に示す導光レンズ４の厚さＴを４ミリメートル以下とすることが望ましい。

【0022】

タッチスイッチ２０は、導光レンズ４に誘電体を用いることによって、静電容量の変化を検出するための電極２１を回路基板２にプリントすることが可能となる。このように電極２１がパターニングされることにより、タッチスイッチ２０は、図５～図７に示す従来技術のタッチスイッチ１０とは異なり、電極シート６を操作パネル５に貼り付ける工程が不要となるため、タッチスイッチ２０の性能を下げることなくコスト低減を実現することができる。

【0023】

また、タッチスイッチ２０は、図５～図７に示す従来技術のタッチスイッチ１０とは異なり、導光レンズ４の側方に発光素子２２が配置されるため、導光レンズ４の厚さＴを薄くすることができる。このように導光レンズ４の厚さＴを薄くできる上、操作パネル５に貼り付ける電極シート６が不要となるため、図５～図７に示す従来技術のタッチスイッチ１０と比較して、タッチスイッチ２０全体の厚さを低減することができる。また、このように導光レンズ４を薄くすることにより、操作面５１にタッチした指７と電極２１との距離を近づけることができるため、タッチスイッチ２０の感度を向上することができる。

【0024】

＜実施形態の補足＞
本開示のタッチスイッチは、上述した形態に限定されず、本開示の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、導光レンズの数は７個に限らず、７個よりも多くても少なくてもよい。また、発光素子が導光レンズの側方の片側のみに配置されていてもよい。

【符号の説明】

【0025】

１ ケース、２ 回路基板、３ ハウジング、４ 導光レンズ、５ 操作パネル、６ 電極シート、７ 指、１０，２０ タッチスイッチ、１１ 突出部、１２ ネジ穴、２１ 電極、２２ 発光素子、３１ 爪、３２ ネジ用貫通孔、３３ レンズ用貫通孔、５１ 操作面、５２ マーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】