静電容量式タッチキーパネル

【課題】体積が小さく、重量が軽い、静電容量式タッチキーパネルを提供する。
【解決手段】静電容量式タッチキーパネルは、基板１０と、少なくとも１つのキーユニット２０と、基準電極層４０と、接続ポート３０を有する。少なくとも１つのキーユニットは、基板に設置され、キー本体２２と、キーボードの下に形成され露出されない検出電極２１を有する。基準電極層は、基板に接するようにキー本体の下に形成され、検出電極から隔てられている。接続ポートは、基板上に形成され、検出電極に接続する少なくとも１つのパッドを有する。ユーザは、キー本体に触れることで、タッチキーパネルを操作することができる。検出電極が外に露出していないことから、検出電極が外部の堅い物体によって損傷することは滅多にない。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタッチパネルに関し、より詳細には静電容量式タッチキーパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子製品は昨今は、スリムでコンパクトである必要がある。従来の電子製品、例えば携帯電話などには、機械式キーボードなどの入力デバイスがある。キーボードには、キーや電子パッドなどを設置するための空間が必要である。したがって従来のキーボードは大きくて扱いにくい。
【０００３】
例えば台湾特許番号Ｍ４１０９１４を参照すると、超薄型のキーボードが開示されている。可撓性のボタンの内面に導電フィルムがある。可撓性のボタンが押されると、この導電フィルムがプリント回路基板にある金属ワイヤに接触する。導電フィルムは、金属ワイヤ同士を電気的に接続するような働きをしている。しかしながら可撓性のボタンが弾性疲労した場合、あるいは導電フィルムが可撓性のボタンから剥がれた場合、導電フィルムを使用して電気接続を形成することができないため、信号が金属ワイヤを通過することができなくなる。結果としてキーボードは機能しなくなる。
【０００４】
上記に挙げた機械式キーボードと比較すると、別の入力デバイス、例えば従来の静電容量式タッチパネルは、基板、透明電極層およびカバーフィルムを有している。透明電極層は、基板上に形成される。カバーフィルムは、透明電極層に設置される。ユーザがカバーフィルムに触れたとき、ユーザと透明電極層の間に一定の静電容量が誘発される。透明電極層に接続された外部デバイスがこの静電容量を検出し、ユーザがカバーフィルムに触れた位置を突き止める。
【０００５】
しかしながら透明電極層やカバーフィルムは、堅い物体またはユーザの指の爪によって摩耗して基板からなくなり易い。透明電極層が摩耗してなくなった場合、タッチパネルは機能しなくなる。故に従来のタッチパネルは使用するのに不便である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】台湾特許番号Ｍ４１０９１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、静電容量式タッチキーパネルを提供することである。タッチキーパネルは、キー本体と、検出電極を備えた少なくとも１つのキーユニットを有する。ユーザは、検出電極に触れる代わりに、キー本体に触れることで、検出電極間に一定の静電容量を誘発させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の静電容量式タッチキーパネルは、基板と、少なくとも１つのキーユニットと、基準電極層と、接続ポートを備えている。
【０００９】
少なくとも１つのキーユニットは、基板に接するように設置され、これは、キー本体と、検出電極を有する。検出電極は、キー本体の下に形成される。
【００１０】
基準電極層は、基板に接するようにキー本体の下に形成され、検出電極から隔てられている。
【００１１】
接続ポートは、基板上に形成され、検出電極に接続する少なくとも１つのパッドを有する。
【００１２】
検出電極および基準電極層は、外部デバイスに接続するように適合されている。外部デバイスが、検出電極と基準電極層に作業電圧を供給する際、このとき検出電極と基準電極層の間に一定の静電容量が形成される。ユーザが、キー本体に触れる際、キーユニットにおける元々の静電容量が変化する。外部デバイスが、この静電容量の変化を検出し、キーユニットのキー本体が押されたことを特定することができる。
【００１３】
ユーザは、キー本体に触れるだけでよく、検出電極は外部に露出していないためこれに直接触れることは不可能である。よって検出電極および基準電極層は、ユーザの指の爪の堅い部分によって損傷しないように保護されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態の底部斜視図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態の底面図である。
【図２Ｂ】本発明の接続ポートの拡大された頂面図である。
【図３】キーボードの記号の頂面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の部分断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の部分断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の部分断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態の部分断面図である。
【図８】本発明の第６の実施形態の部分断面図である。
【図９】本発明の第７の実施形態の部分断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態によるキーボードの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１および２Ａを参照すると、本発明の第１の実施形態は、基板１０と、少なくとも１つのキーユニット２０と、接続ポート３０と、基準電極層４０を有する。
【００１６】
基板１０は、頂部面と底部面を有する。
【００１７】
少なくとも１つのキーユニット２０が、基板１０上に設置されている。この実施形態では、タッチパネルは複数のキーユニット２０を有する。キーユニット２０は、検出電極２１とキー本体２２を有する。キー本体２２は基板１０の頂部面に設置される。検出電極２１は、基板１０の底部面に、かつキー本体２２の下に形成される。キー本体２２が、任意のパターン、言葉または記号を有するように形成されることで、キーユニット２０の機能を示すことができる。例えば図３を参照すると、キー本体２２のパターンは、コンピュータキーボードのキー記号として形成することができる。
【００１８】
図２Ａおよび２Ｂを参照すると、接続ポート３０が、基板１０の底部面に設置されており、互いから離間した複数のパッド３１を有している。パッド３１はそれぞれ、基板１０の底部面に設置されたワイヤ２３を介して検出電極２１に接続される。
【００１９】
基準電極層４０が、基板１０の底部面に形成され、これは電気接続がなく、検出電極２１およびワイヤ２３から切り離されている。図２Ｂを参照すると、基準電極層４０は複数の接続部４１を有しており、この接続部は、接続ポート３０まで延在する、あるいはパッド３１のところに配置される。
【００２０】
パッド３１と、接続部４１を利用して、外部デバイスに接続する。外部デバイスは、パッド３１に陽電位を、基準電極層４０の接続部４１にアースを与えることができる。このとき検出電極２１と基準電極層４０の間に一定の静電容量が形成される。ユーザが、指などの物体によってキー本体２２に触れる際、指にある電荷が、検出電極２１と基準電極層４０の間の元々の静電容量を変化させる。よって外部デバイスが、この静電容量の変化を検出することにより、キー本体２２がユーザによって押されたことを特定する。
【００２１】
ユーザは、基板１０の底部面に形成される、またはそこに設置される検出電極２１、基準電極層４０およびワイヤ２３に直接接触する代わりに、基板１０の頂部面にあるキー本体２２触れる。したがって検出電極２１、基準電極層４０およびワイヤ２３は、ユーザの普通ではない操作や物体による損傷から保護される。
【００２２】
図４を参照すると、本発明の第２の実施形態は、カバー層５１と保護層５２を備える。カバー層５１は、基板の頂部面に設置される。キー本体２２は、カバー層５１の上に設置される。保護層５２が、基板１０の下に形成され、検出電極２１、基準電極層４０およびワイヤ２３を覆う。
【００２３】
図５を参照すると、本発明の第３の実施形態のキー本体２２は、基板１０の頂部面に設置されており、これは中空であってよく、可撓性のタッチ部分２２１を有する。検出電極２１は、この可撓性のタッチ部分２２１の下にある。ユーザが可撓性のタッチ部分２２１を５−２００グラムの圧力で押したとき、可撓性のタッチ部分２２１がへこむようになる。ユーザが可撓性のタッチ部分２２１を解放した後、可撓性のタッチ部分２２１は、元の状態に戻る。したがって本実施形態の可撓性のタッチ部分２２１は、実際のボタンのような働きをする。
【００２４】
図６を参照すると、本発明の第４の実施形態はカバー層５１を有する。検出電極２１、基準電極層４０およびワイヤは、基板１０の頂部面に形成される、または設置される。カバー層５１は、検出電極２１、基準電極層４０およびワイヤを覆っている。キー本体２２がカバー層５１の上に設置され、検出電極２１にそれぞれ対応する。カバー層５１とキー本体２２の色はそれぞれ異なる。したがってユーザは、それぞれの色によってキー本体２２の位置を容易に識別することができる。
【００２５】
図７を参照すると、本発明の第５の実施形態が開示されている。検出電極２１、ワイヤおよび基準電極層４０は、基板１０の頂部面に形成される、または設置される。キー本体２２は、基板１０の頂部面に設置され、検出電極２１を覆う。可撓性のタッチ部分２２１はそれぞれ、検出電極２１の上にある。
【００２６】
図８を参照すると、本発明の第６の実施形態が開示されている。基板１０は少なくとも１つの導電穴５３を有する。少なくとも１つの検出電極２１が、基板１０の頂部面に形成される。基板１０の頂部面にある少なくとも１つの検出電極２１が、少なくとも１つの導電穴５３を介して少なくとも１つのパッド３１に電気的に接続される。カバー層５１が、基板１０の頂部面に設置されることで、基板１０の頂部面に形成される少なくとも１つの検出電極２１を覆う。他の検出電極２１は、基板１０の底部面に形成され、他のパッド３１に電気的に接続される。保護層５２が、基板１０の底部面に設置されることで、基板１０の底部面に形成された検出電極２１を覆う。
【００２７】
この実施形態では、導電穴５３は基板１０に埋め込まれており、外部には露出していない。導電穴５３は、例えば外装などの外側が堅い物体によって中断されることはない。
【００２８】
図９を参照すると、本発明の第７の実施形態が開示されている。検出電極２１、ワイヤおよび基準電極層４０は、基板１０の頂部面に形成される、または設置される。キー本体２２は、中空であり、基板１０の頂部面に設置されることで、それぞれが検出電極２１を覆っている。各々のキー本体２２は、検出電極２１の上にある凹面２２２と、凹面２２２上に形成された突起２２３を有する。ユーザが、特定の物体によってキー本体２２の１つの突起２２３に触れたとき、この物体の下にある一番近い検出電極２１が作動する。突起２２３によって、この物体は他の検出電極２１から離れたまま維持される。したがって他のキー本体２２が作動することはない。外部デバイスは単に、ユーザが押したキーユニット２０を検出するだけである。キーユニット２０間の操作ミスは回避される。
【００２９】
図１０を参照すると、本発明のタッチパネルが、キーボードに装着されて、従来のキーボードのキーの代わりをすることができる。基板１０が薄いことから、本発明は、従来のキーボードよりも体積が小さく、重量が軽い。検出電極２１は、外部に露出していない。ユーザが本発明のタッチパネルを操作する際、ユーザは、検出電極２１に触れる代わりに、基板１０の頂部面にあるキー本体２２に触れることになる。よって検出電極２１がユーザによって損傷することはない。
【符号の説明】
【００３０】
１０基板
２０キーユニット
２１検出電極
２２キー本体
２３ワイヤ
３０接続ポート
３１ポート
４０基準電極層
４１接続部
５１カバー層
５２保護層
５３導電穴
２２１可撓性のタッチ部分
２２２凹面
２２３突起

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板上に設置され、
キー本体と、
該キー本体の下に形成される検出電極を有する少なくとも１つのキーユニットと、
前記基板に接するように該キー本体の下に形成され、該検出電極から隔てられる基準電極層と、
前記基板上に形成され、前記検出電極に接続する少なくとも１つのパッドを有する接続ポートを備える静電容量式タッチキーパネル。
【請求項２】
前記基板が頂部面と、底部面を有し、
前記キー本体が、前記基板の該頂部面に設置され、
前記検出電極、前記基準電極層および前記接続ポートが、前記基板の該底部面に形成される、請求項１に記載の静電容量式タッチキーパネル。
【請求項３】
カバー層をさらに備え、
前記基板が頂部面と、底部面を有し、
該カバー層が、前記基板の該頂部面に設置され、
前記キー本体が、該カバー層に設置され、
前記検出電極が、前記基板の該底部面に形成される、請求項１に記載の静電容量式タッチキーパネル。
【請求項４】
前記基板の下に形成され、前記検出電極および前記基準電極層を覆う保護層をさらに備える、請求項３に記載の静電容量式タッチキーパネル。
【請求項５】
前記基板が頂部面と、底部面を有し、
前記キー本体が、前記基板の該頂部面に設置され、可撓性のタッチ部分を有しており
前記検出電極および前記基準電極層が、前記基板の該底部面に形成される、請求項１に記載の静電容量式タッチキーパネル。
【請求項６】
カバー層をさらに備え、
前記基板が頂部面を有し、
前記検出電極および前記基準電極層が、前記基板の該頂部面に形成され、
前記カバー層が、前記検出電極と、前記基準電極層を覆っており、
前記キー本体が、該カバー層に形成される、請求項１に記載の静電容量式タッチキーパネル。
【請求項７】
前記基板が頂部面を有し、
前記検出電極および前記基準電極層が、前記基板の該頂部面に形成され、
前記キー本体が、前記基板の前記頂部面に設置され、前記検出電極を覆っており、前記検出電極の上に可撓性のタッチ部分を有する、請求項１に記載の静電容量式タッチキーパネル。
【請求項８】
前記基板が頂部面を有し、
前記検出電極および前記基準電極層が、前記基板の該頂部面に形成され、
前記キー本体が、前記基板の該頂部面に設置され、前記検出電極を覆っており、
前記検出電極の上にある凹面と、
該凹面に形成された突起を有する、請求項１に記載の静電容量式タッチキーパネル。
【請求項９】
複数のキーユニットと、複数のパッドを有し、カバー層と保護層をさらに備える静電容量式タッチキーパネルであって、
前記基板が頂部面と、底部面と、少なくとも１つの導電穴を有し、
前記パッドが、前記基板の該底部面に形成され、
少なくとも１つのキーユニットの前記検出電極が、前記基板の該頂部面に形成され、該導電穴を介して少なくとも１つのパッドに接続され、
前記他のキーユニットの前記検出電極が、前記基板の該底部面に形成され、
該カバー層が、前記基板の該頂部面に設置されて、前記基板の前記頂部面に形成された前記検出電極を覆い、
該保護層が、前記基板の前記底部面に設置されて、前記基板の前記底部面に形成された前記検出電極を覆っており、
前記キーユニットの前記キー本体が、前記カバー層に設置され、それぞれが前記検出電極に対応する、請求項１に記載の静電容量式タッチキーパネル。

【図１】