スイッチ装置
【課題】低荷重の押圧操作で電極間が導通する構成において、押圧操作により確実に導通することができると共に、非押圧状態では非導通状態を確実に維持することができるスイッチ装置を提供する。
【解決手段】プリント基板５には複数のスイッチ素子６が搭載されており、保護シート７で保護されている。このスイッチ素子６は、弾性基材８の表面に形成された貯留部９に導電性液体１２を貯留して構成されている。貯留部９の内壁面には電極１１が形成されており、導電性液体１２により電極１１間が導通している。操作部１０を押圧操作すると、貯留部９の底面が低下し、それに伴って導電性液体１２の液面が低下するので、電極１１間の導通が解除される。
【解決手段】プリント基板５には複数のスイッチ素子６が搭載されており、保護シート７で保護されている。このスイッチ素子６は、弾性基材８の表面に形成された貯留部９に導電性液体１２を貯留して構成されている。貯留部９の内壁面には電極１１が形成されており、導電性液体１２により電極１１間が導通している。操作部１０を押圧操作すると、貯留部９の底面が低下し、それに伴って導電性液体１２の液面が低下するので、電極１１間の導通が解除される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低荷重で操作可能なスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のスイッチ装置において、低荷重の押圧操作で接点間の導通ができる低荷重操作用のスイッチ装置、例えばメンブレンスイッチに対する市場の必要性が高まっている。
従来のメンブレンスイッチは、シート状の可動電極と固定電極との間にスペーサにより所定間隙を設け、使用者の可動電極に対する押圧操作により低荷重で接点間の導通を行うことができるものであった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００５−５２８７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、シート状の可動電極と固定電極との間をスペーサにより所定間隙を保持する構成であることから、可動電極における狭い領域が押圧操作された場合は、荷重が集中することにより可動電極が容易に変形して固定電極に接触して導通するものの、指先のように比較的広い領域で押圧操作された場合は、荷重が分散することにより可動電極が変形しにくくなり、電極間が導通しにくくなる。また、温度変化などにより各部材の寸法に変動を生じると、非押圧操作状態で電極間の非導通状態を維持することが困難となる。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、低荷重の押圧操作で電極間が導通する構成において、押圧操作により確実に導通することができると共に、非押圧状態では非導通状態を確実に維持することができる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】
【０００５】
本発明は、弾性基材と、この弾性基材に形成された貯留部と、この貯留部に貯留された導電性液体と、この導電性液体に浸漬した状態で導通する一対の電極と、押圧操作に応じて前記貯留部の底面を押圧する操作部とを有するスイッチ素子を備えたスイッチ装置であって、前記操作部に対する押圧操作に応じて前記貯留部に貯留された前記導電性液体の液面を低下させることにより前記電極間の導通を解除するものである（請求項１）。
【０００６】
上記構成において、前記操作部は、前記弾性基材に一体に形成されているのが望ましい（請求項２）。
前記スイッチ素子がプリント基板に複数搭載された状態で保護シートにより被覆されることによりメンブレンスイッチとして構成するようにしてもよい（請求項３）。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、通常時は、弾性基材の貯留部に貯留されている導電性液体により一対の電極間が導通しており、スイッチ素子はオンしている。操作部が押圧操作されると、操作部により貯留部の底面が押圧されて弾性変形するので、貯留部に貯留されている導電性液体の液面が低下する。これにより、導電性液体による電極の導通が解除されるので、スイッチ素子をオフすることができる。この場合、弾性基材は変形し易いので、荷重面積の大小にかかわらず電極間の導通を確実に解除させることができる。また、例えば周囲温度の上昇により各部材の寸法が変動するにしても、その変動を貯留部の弾性変形により吸収することが可能となる。
【０００８】
請求項２の発明によれば、操作部は、弾性基材に一体に形成されているので、貯留部と操作部との位置精度を高めることができる。
請求項３の発明によれば、スイッチ装置をメンブレンスイッチとして構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例につき図面を参照して説明する。
図３には、本発明を自動車のカーナビゲーションの操作に用いられるスイッチ装置として使用した実施例が示されている。このスイッチ装置１は、運転者が車両を運転しながら操作可能な位置に設置されるもので、スイッチ装置１に対する操作位置がカーナビゲーション２の表示器３にカーソル位置として表示されるようになっている。
【００１０】
図３に示すように、スイッチ装置１は、ケース４内にプリント基板５（図１参照）を収納して構成されている。プリント基板５の表面には複数のスイッチ素子６がマトリックス状に実装されており、それらのスイッチ素子６を保護シート７で被膜することによりメンブレンスイッチとして構成されている。使用者は、スイッチ装置１の表面を軽くなぞり、決定したい箇所に来たときに、指をスイッチ装置１から離すことで決定操作が可能となる。
【００１１】
図１はスイッチ素子６の縦断側面図を示し、図２はスイッチ素子６の平面図を示している。尚、図２では保護シート７の図示を省略した。これらの図１及び図２に示すように、スイッチ素子６は、例えばシリコーン樹脂からなる直方体形状の弾性基材８を主体として形成されている。弾性基材８の表面には陥没形状の貯留部９が形成されている。貯留部９の底面には円柱形状の操作部１０が一体に立設されており、その操作部１０の頂点が弾性基材８の表面よりも上方に突出している。これらの貯留部９及び操作部１０は、弾性基材８を金型成型する際に同時に形成されている。
【００１２】
貯留部９の内壁上部から弾性基材８の表面にわたって一対の電極１１が形成されており、その電極１１が図示しないワイヤボンディグによりプリント基板の図示しない配線パターンと接続されている。
貯留部９には導電性液体１２が貯留されている。この導電性液体１２は、導電性フィラー入りの液体、或いは導電性ペーストからなる。通常時においては、電極１１は導電性液体１２に浸漬しており、これにより、電極１１間が導通してスイッチ素子６がオンしている。
【００１３】
次に上記構成の作用について説明する。
カーナビゲーション２を動作させると、表示器３にはその時点で操作可能な動作に対応したボタンが表示される。
通常時においては、スイッチ素子６の電極１１の先端部が貯留部９に貯留されている導電性液体１２に浸漬しているので、導電性液体１２により電極１１間が導通、つまりスイッチ素子６はオン状態となっている。
【００１４】
車両の運転者は、スイッチ装置１の表面をなぞる感覚でスイッチ装置１の表面に対して指による低荷重の押圧操作（タッチ操作）を行う。すると、指で低過重の押圧操作が行われた部位に位置するスイッチ素子１の操作部１０が図４に示すように貯留部９の底面を下方に押圧するので、貯留部９の底面が弾性変形し、それに伴って貯留部９に貯留されている導電性液体１２の液面が低下する。これにより、導電性液体１２が電極１１の端部位置よりも低下するようになるので、導電性液体１２により導通していた電極１１間の導通が解除され、スイッチ素子６がオフしたことを示す検出信号がカーナビゲーション２に出力される。この場合、使用者によるタッチ操作に応じて複数のスイッチ素子６がオフしたときは、複数のスイッチ素子６がオフしたことを示す検出信号がカーナビゲーション２に出力される。
【００１５】
カーナビゲーション２は、１個のスイッチ素子６がオフしたことを検出したときは、オフしているスイッチ素子６の位置に対応した位置に表示器３に表示しているカーソルを移動する。また、複数のスイッチ素子６がオフしていることを検出したときは、それらのスイッチ素子６の中心位置にカーソルを移動する。従って、運転者がスイッチ装置１に対するタッチ操作位置を移動したときは、それに伴って表示器３に表示されているカーソル位置が移動することになる。このとき、表示器３に表示しているボタンにカーソルが位置したときは、そのボタンを選択表示することにより当該ボタンが選択されていることを示す。
【００１６】
運転者は、スイッチ装置１に対するタッチ操作により表示器３に表示されている所望のボタンが選択表示されたときは、スイッチ装置１に対するタッチ操作を解除する。すると、操作部１０に対する押圧操作が解除され、貯留部９の弾性変形が解除されて元形状に復帰するので、導電性液体１２の液面が上昇して電極１１の先端部を上回るようになる。これにより、スイッチ装置１から指を離した位置で、その位置のスイッチ素子６が最後にオンするので、カーナビゲーション２は、最後にオンしたスイッチ素子６の位置で決定操作が行われたと判断する。この場合、スイッチ素子６がオフする場合と同様に、複数のスイッチ素子６が同時にオンしたときは、その中心位置で決定操作が行われたと判断する。
カーナビゲーション２は、上述のようにボタンが選択表示した状態で決定操作が行われたときは、その時点で選択表示されているボタンに応じた動作を実行する。
【００１７】
このような実施例によれば、操作部１０に対する押圧操作により弾性基材８に形成した貯留部９に貯留された導電性液体１２の液面を低下させるようにしたので、導電性液体１２による電極１１の導通を解除してスイッチ素子６をオフすることができる。この場合、弾性部材８は変形し易いので、荷重面積の大小にかかわらず電極１１間の導通状態を確実に解除させることができる。また、周囲温度の上昇により各部材の寸法が変動するにしても、その変動を貯留部９の貯留された導電性液体１２により吸収することが可能となる。さらに、保護シート７の寸法が変動するにしても、保護シート７をスイッチ素子６で支持することができるので、通常時においてスイッチ素子６のオフ状態を確実に維持することができる。
【００１８】
しかも、操作部１０を弾性基材８に金型により一体に形成するようにしたので、操作部１０を別体で設ける構成に比較して、貯留部９と操作部１０との位置精度を高めることができると共に、弾性基材８を極めて精密に形成することができる。
【００１９】
本発明は、上記しかつ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
弾性基材８をシリコーン樹脂以外の弾性部材から形成してもよい。
操作部１０を弾性基材８の硬度よりも大きく形成するようにしてもよい。このような形成方法としては、二色成型（異材質成型、混色成型）、硬質化処理などにより実施可能である。また、操作部１０内に硬質部材をインサートすることにより操作部１０の強度を高めるようにしてもよい。
【００２０】
保護シート７に操作部１０を一体に形成するようにしてもよい。
弾性基材８において貯留部９の下方側となる部位に空間部を形成することにより、操作部１０に対する押圧操作力を一層低減するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例を示すスイッチ素子の縦断面図
【図２】スイッチ素子の平面図
【図３】スイッチ装置の斜視図
【図４】押圧操作状態で示す図１相当図
【符号の説明】
【００２２】
図面中、１はスイッチ装置、６はスイッチ素子、８は弾性基材、９は貯留部、１０は操作部、１１は電極、１２は導電性液体である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低荷重で操作可能なスイッチ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のスイッチ装置において、低荷重の押圧操作で接点間の導通ができる低荷重操作用のスイッチ装置、例えばメンブレンスイッチに対する市場の必要性が高まっている。
従来のメンブレンスイッチは、シート状の可動電極と固定電極との間にスペーサにより所定間隙を設け、使用者の可動電極に対する押圧操作により低荷重で接点間の導通を行うことができるものであった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００５−５２８７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、シート状の可動電極と固定電極との間をスペーサにより所定間隙を保持する構成であることから、可動電極における狭い領域が押圧操作された場合は、荷重が集中することにより可動電極が容易に変形して固定電極に接触して導通するものの、指先のように比較的広い領域で押圧操作された場合は、荷重が分散することにより可動電極が変形しにくくなり、電極間が導通しにくくなる。また、温度変化などにより各部材の寸法に変動を生じると、非押圧操作状態で電極間の非導通状態を維持することが困難となる。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、低荷重の押圧操作で電極間が導通する構成において、押圧操作により確実に導通することができると共に、非押圧状態では非導通状態を確実に維持することができる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】
【０００５】
本発明は、弾性基材と、この弾性基材に形成された貯留部と、この貯留部に貯留された導電性液体と、この導電性液体に浸漬した状態で導通する一対の電極と、押圧操作に応じて前記貯留部の底面を押圧する操作部とを有するスイッチ素子を備えたスイッチ装置であって、前記操作部に対する押圧操作に応じて前記貯留部に貯留された前記導電性液体の液面を低下させることにより前記電極間の導通を解除するものである（請求項１）。
【０００６】
上記構成において、前記操作部は、前記弾性基材に一体に形成されているのが望ましい（請求項２）。
前記スイッチ素子がプリント基板に複数搭載された状態で保護シートにより被覆されることによりメンブレンスイッチとして構成するようにしてもよい（請求項３）。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の発明によれば、通常時は、弾性基材の貯留部に貯留されている導電性液体により一対の電極間が導通しており、スイッチ素子はオンしている。操作部が押圧操作されると、操作部により貯留部の底面が押圧されて弾性変形するので、貯留部に貯留されている導電性液体の液面が低下する。これにより、導電性液体による電極の導通が解除されるので、スイッチ素子をオフすることができる。この場合、弾性基材は変形し易いので、荷重面積の大小にかかわらず電極間の導通を確実に解除させることができる。また、例えば周囲温度の上昇により各部材の寸法が変動するにしても、その変動を貯留部の弾性変形により吸収することが可能となる。
【０００８】
請求項２の発明によれば、操作部は、弾性基材に一体に形成されているので、貯留部と操作部との位置精度を高めることができる。
請求項３の発明によれば、スイッチ装置をメンブレンスイッチとして構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例につき図面を参照して説明する。
図３には、本発明を自動車のカーナビゲーションの操作に用いられるスイッチ装置として使用した実施例が示されている。このスイッチ装置１は、運転者が車両を運転しながら操作可能な位置に設置されるもので、スイッチ装置１に対する操作位置がカーナビゲーション２の表示器３にカーソル位置として表示されるようになっている。
【００１０】
図３に示すように、スイッチ装置１は、ケース４内にプリント基板５（図１参照）を収納して構成されている。プリント基板５の表面には複数のスイッチ素子６がマトリックス状に実装されており、それらのスイッチ素子６を保護シート７で被膜することによりメンブレンスイッチとして構成されている。使用者は、スイッチ装置１の表面を軽くなぞり、決定したい箇所に来たときに、指をスイッチ装置１から離すことで決定操作が可能となる。
【００１１】
図１はスイッチ素子６の縦断側面図を示し、図２はスイッチ素子６の平面図を示している。尚、図２では保護シート７の図示を省略した。これらの図１及び図２に示すように、スイッチ素子６は、例えばシリコーン樹脂からなる直方体形状の弾性基材８を主体として形成されている。弾性基材８の表面には陥没形状の貯留部９が形成されている。貯留部９の底面には円柱形状の操作部１０が一体に立設されており、その操作部１０の頂点が弾性基材８の表面よりも上方に突出している。これらの貯留部９及び操作部１０は、弾性基材８を金型成型する際に同時に形成されている。
【００１２】
貯留部９の内壁上部から弾性基材８の表面にわたって一対の電極１１が形成されており、その電極１１が図示しないワイヤボンディグによりプリント基板の図示しない配線パターンと接続されている。
貯留部９には導電性液体１２が貯留されている。この導電性液体１２は、導電性フィラー入りの液体、或いは導電性ペーストからなる。通常時においては、電極１１は導電性液体１２に浸漬しており、これにより、電極１１間が導通してスイッチ素子６がオンしている。
【００１３】
次に上記構成の作用について説明する。
カーナビゲーション２を動作させると、表示器３にはその時点で操作可能な動作に対応したボタンが表示される。
通常時においては、スイッチ素子６の電極１１の先端部が貯留部９に貯留されている導電性液体１２に浸漬しているので、導電性液体１２により電極１１間が導通、つまりスイッチ素子６はオン状態となっている。
【００１４】
車両の運転者は、スイッチ装置１の表面をなぞる感覚でスイッチ装置１の表面に対して指による低荷重の押圧操作（タッチ操作）を行う。すると、指で低過重の押圧操作が行われた部位に位置するスイッチ素子１の操作部１０が図４に示すように貯留部９の底面を下方に押圧するので、貯留部９の底面が弾性変形し、それに伴って貯留部９に貯留されている導電性液体１２の液面が低下する。これにより、導電性液体１２が電極１１の端部位置よりも低下するようになるので、導電性液体１２により導通していた電極１１間の導通が解除され、スイッチ素子６がオフしたことを示す検出信号がカーナビゲーション２に出力される。この場合、使用者によるタッチ操作に応じて複数のスイッチ素子６がオフしたときは、複数のスイッチ素子６がオフしたことを示す検出信号がカーナビゲーション２に出力される。
【００１５】
カーナビゲーション２は、１個のスイッチ素子６がオフしたことを検出したときは、オフしているスイッチ素子６の位置に対応した位置に表示器３に表示しているカーソルを移動する。また、複数のスイッチ素子６がオフしていることを検出したときは、それらのスイッチ素子６の中心位置にカーソルを移動する。従って、運転者がスイッチ装置１に対するタッチ操作位置を移動したときは、それに伴って表示器３に表示されているカーソル位置が移動することになる。このとき、表示器３に表示しているボタンにカーソルが位置したときは、そのボタンを選択表示することにより当該ボタンが選択されていることを示す。
【００１６】
運転者は、スイッチ装置１に対するタッチ操作により表示器３に表示されている所望のボタンが選択表示されたときは、スイッチ装置１に対するタッチ操作を解除する。すると、操作部１０に対する押圧操作が解除され、貯留部９の弾性変形が解除されて元形状に復帰するので、導電性液体１２の液面が上昇して電極１１の先端部を上回るようになる。これにより、スイッチ装置１から指を離した位置で、その位置のスイッチ素子６が最後にオンするので、カーナビゲーション２は、最後にオンしたスイッチ素子６の位置で決定操作が行われたと判断する。この場合、スイッチ素子６がオフする場合と同様に、複数のスイッチ素子６が同時にオンしたときは、その中心位置で決定操作が行われたと判断する。
カーナビゲーション２は、上述のようにボタンが選択表示した状態で決定操作が行われたときは、その時点で選択表示されているボタンに応じた動作を実行する。
【００１７】
このような実施例によれば、操作部１０に対する押圧操作により弾性基材８に形成した貯留部９に貯留された導電性液体１２の液面を低下させるようにしたので、導電性液体１２による電極１１の導通を解除してスイッチ素子６をオフすることができる。この場合、弾性部材８は変形し易いので、荷重面積の大小にかかわらず電極１１間の導通状態を確実に解除させることができる。また、周囲温度の上昇により各部材の寸法が変動するにしても、その変動を貯留部９の貯留された導電性液体１２により吸収することが可能となる。さらに、保護シート７の寸法が変動するにしても、保護シート７をスイッチ素子６で支持することができるので、通常時においてスイッチ素子６のオフ状態を確実に維持することができる。
【００１８】
しかも、操作部１０を弾性基材８に金型により一体に形成するようにしたので、操作部１０を別体で設ける構成に比較して、貯留部９と操作部１０との位置精度を高めることができると共に、弾性基材８を極めて精密に形成することができる。
【００１９】
本発明は、上記しかつ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
弾性基材８をシリコーン樹脂以外の弾性部材から形成してもよい。
操作部１０を弾性基材８の硬度よりも大きく形成するようにしてもよい。このような形成方法としては、二色成型（異材質成型、混色成型）、硬質化処理などにより実施可能である。また、操作部１０内に硬質部材をインサートすることにより操作部１０の強度を高めるようにしてもよい。
【００２０】
保護シート７に操作部１０を一体に形成するようにしてもよい。
弾性基材８において貯留部９の下方側となる部位に空間部を形成することにより、操作部１０に対する押圧操作力を一層低減するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例を示すスイッチ素子の縦断面図
【図２】スイッチ素子の平面図
【図３】スイッチ装置の斜視図
【図４】押圧操作状態で示す図１相当図
【符号の説明】
【００２２】
図面中、１はスイッチ装置、６はスイッチ素子、８は弾性基材、９は貯留部、１０は操作部、１１は電極、１２は導電性液体である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性基材と、この弾性基材に形成された貯留部と、この貯留部に貯留された導電性液体と、この導電性液体に浸漬した状態で導通する一対の電極と、押圧操作に応じて前記貯留部の底面を押圧する操作部とを有するスイッチ素子を備えたスイッチ装置であって、
前記操作部に対する押圧操作に応じて前記貯留部に貯留された前記導電性液体の液面を低下させることにより前記電極間の導通を解除することを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
前記操作部は、前記弾性基材に一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記スイッチ素子がプリント基板に複数搭載された状態で保護シートにより被覆されることによりメンブレンスイッチとして構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のスイッチ装置。
【請求項１】
弾性基材と、この弾性基材に形成された貯留部と、この貯留部に貯留された導電性液体と、この導電性液体に浸漬した状態で導通する一対の電極と、押圧操作に応じて前記貯留部の底面を押圧する操作部とを有するスイッチ素子を備えたスイッチ装置であって、
前記操作部に対する押圧操作に応じて前記貯留部に貯留された前記導電性液体の液面を低下させることにより前記電極間の導通を解除することを特徴とするスイッチ装置。
【請求項２】
前記操作部は、前記弾性基材に一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載のスイッチ装置。
【請求項３】
前記スイッチ素子がプリント基板に複数搭載された状態で保護シートにより被覆されることによりメンブレンスイッチとして構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のスイッチ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２１５９４（Ｐ２００８−２１５９４Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９４２１３（Ｐ２００６−１９４２１３）
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
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