JP2006295699A

JP2006295699A - 入力装置

Info

Publication number: JP2006295699A
Application number: JP2005115756A
Authority: JP
Inventors: Kunio Sato; 邦生佐藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2025-04-13
Also published as: JP4422063B2

Abstract

【課題】駆動信号ラインの本数以上の個数のキースイッチやモーションスイッチ等を構成する静電センサスイッチを配設可能とし、装置自体の小型化を維持または促進することができる入力装置を提供すること。
【解決手段】
複数本の駆動信号ラインＬが並列形成されてなる第１電極パターン７および第２電極パターン８を、前記第１電極パターン７および第２電極パターン８の駆動信号ラインＬをマトリクス状に配列させて２層構造で形成し、第１電極パターン７の駆動信号ラインL１〜Ｌ４と第２電極パターン８の駆動信号ラインＬ５〜Ｌ８との交差部分に、前記第１電極パターン７の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４に接続される第１端子９と前記第２電極パターン８の駆動信号ラインＬ５〜Ｌ８に接続される第２端子１０とを備えたセンサ電極１１から信号入力可能とされた前記静電センサスイッチ１２を配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力操作部に配設された静電センサスイッチのセンサ電極における静電容量変化を検出することにより、前記静電センサスイッチの入力操作を判断する入力判断部を備えた入力装置に関する。

一般に、指先などの生体に反応する静電センサは各種の用途において情報入力手段として広く利用されている。例えば、近年広く普及している個人用の携帯情報端末（Personal Digital Assistance：以下、ＰＤＡという。）のような、液晶表示パネル（Liquid Crystal Display：以下、ＬＣＤという。）とタブレットとを一体とした入力装置においては、番号や文字等の情報入力手段としての静電センサスイッチに採用されている。

この静電センサスイッチは、入力装置のケースとなる筐体の入力操作部における所定位置の内側に端子が設けられている。そして、前記端子には、それぞれ１本ずつの駆動信号ラインが接続されており、前記駆動信号ラインを介して入力される信号に基づき、前記端子と対面する筐体の外面を人体等の支持体が接触した時の前記端子と支持体との間に介在する筐体の静電容量の変化を検出して、各静電センサスイッチの入力操作を判断するようにされている（例えば、特許文献１）。

特開２００４−２０１１７５号公報

前記入力装置においてはその機能や操作が多様化しているため、その情報入力手段としての静電センサスイッチの配設数も増設する必要がある。

ここで、従来の入力装置においては、前述したように、端子の配設数と駆動信号ラインの配設数は同一であった。換言すれば、端子の配設数、すなわち、静電センサスイッチの配設数は、前記駆動信号ライン数によって決定されていた。

また、従来において、静電センサスイッチは、平面、曲面の差異は問わないまでも同一面上に形成されていたため、静電センサスイッチの配設数を増設しようとすれば、前記駆動信号ラインの配線が複雑になり、その配線領域として広領域が必要となるため、近年の入力装置の小型化の要請にも沿わないものとなるといった問題点があった。

そこで、本発明は、駆動信号ラインの本数以上の個数のキースイッチやモーションスイッチ等を構成する静電センサスイッチを配設可能とし、装置自体の小型化を維持または促進することができる入力装置を提供することを目的とするものである。

前述した目的を達成する本発明の入力装置の第１の特徴は、入力操作部に配設された静電センサスイッチのセンサ電極における静電容量変化を検出することにより、前記静電センサスイッチの入力操作を判断する入力判断部を備えた入力装置であって、複数本の駆動信号ラインが並列形成されてなる第１電極パターンおよび第２電極パターンが前記第１電極パターンおよび第２電極パターンの駆動信号ラインをマトリクス状に配列させて２層構造で形成されており、第１電極パターンの駆動信号ラインと第２電極パターンの駆動信号ラインとの交差部分には、前記第１電極パターンの駆動信号ラインに接続される第１端子と前記第２電極パターンの駆動信号ラインに接続される第２端子とを備えた複合センサ電極から信号入力可能とされた静電センサスイッチが配設されている点にある。

また、本発明の入力装置の第２の特徴は、さらに、前記第１電極パターンおよび第２電極パターンの駆動信号ラインのうち少なくとも１本の駆動信号ラインに、該駆動信号ラインに接続される端子のみを備えた単一センサ電極から信号入力可能とされた静電センサスイッチが配設されている点にある。

さらに、本発明の入力装置の第３の特徴は、前記第１電極パターンおよび第２電極パターンの駆動信号ラインのうち３本以上の駆動信号ラインには、それぞれ該駆動信号ラインに接続される端子のみを備えた単一センサ電極から信号入力可能とされた静電センサスイッチが配設されており、前記静電センサスイッチのうちモーション入力キーとして機能する少なくとも３つ以上の静電センサスイッチは、近接させて直線状、曲線状あるいは円環状に配列されている点にある。

本発明の入力装置は、２層構造とされた第１電極パターンと第２電極パターンに形成された各駆動信号ラインを複数の静電センサスイッチで共用して信号入力する構成ことにより、前記駆動信号ラインの本数以上の静電センサスイッチを配設することが可能となる。

また、静電センサスイッチの端子毎の駆動信号ラインを必要としないことで、駆動信号ラインの引き回しに要する領域面積を削減させることができ、結果として、装置自体の小型化を図ることができる。

さらに、前記駆動信号ライン数を少なくし、かつ、そのパターンを単純にすることで、例えば、同一の機能を有する各情報入力手段を異なる平面上に分離して配設することも可能となり、前記情報入力手段の配設に関するデザインも応用自在となる。

以下、本発明の入力装置について、図１乃至図３を用いて説明する。

本実施形態の入力装置１は、装置本体の入力操作部２に配設された情報入力手段としての静電センサスイッチ１２、１５と、前記静電センサスイッチ１２、１５のセンサ電極１１、１４における静電容量変化を検出することにより、前記静電センサスイッチ１２、１５の入力操作を判断する入力判断部（図示せず）とを備えている。

本実施形態の入力装置１においては、該装置１の筐体２の入力操作部３を構成するプラスチック等の絶縁性を有する基板６の表面に、図１に示すように、前記静電センサスイッチ１２、１５のセンサ電極１１、１４が印刷形成されている。

より詳しくは、本実施形態の入力装置１においては、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の導電材料からなり、図１中において横方向に延在する４本の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４が並列形成されてなる第１電極パターン７、および同じくＩＴＯ等の導電材料からなり、図１中において縦方向に延在する４本の駆動信号ラインＬ５〜Ｌ８が並列形成されてなる第２電極パターン８が、それぞれの駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４、Ｌ５〜Ｌ８をマトリクス状に配列させて前記基板６の表裏面に２層構造で形成されている。

そして、第１電極パターン７の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４と第２電極パターン８の駆動信号ラインＬ５〜Ｌ８との交差部分には、前記第１電極パターン７の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４に接続される、金属などの導電性を有する端子９（以下、第１端子９という。）と前記第２電極パターン８の駆動信号ラインＬ５〜Ｌ８に接続される、同じく金属などの導電性を有する端子１０（以下、第２端子１０という。）とを備えたセンサ電極１１（以下、複合センサ電極１１という。）から信号入力可能とされた前記静電センサスイッチ１２（以下、複合静電センサスイッチ１２という。）が配設されている。

そして、前記複合静電センサスイッチ１２は、図１に示すように、４×４のマトリクス状に配列されており、各複合静電センサスイッチ１２は、数字や記号などのキャラクタを入力可能とされたキャラクタ入力キーＣＳＷとして形成されている。

また、本実施形態においては、前記第１電極パターン７として形成された４本の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４のそれぞれ両端部、すなわち、図１における各駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４の左右両端部には、該駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４に接続される端子１３（以下、単一端子１３という。）のみを備えたセンサ電極１４（以下、単一センサ電極１４という。）から信号入力可能とされた静電センサスイッチ１５（以下、単一静電センサスイッチ１５という。）が配設されている。

前記第１電極パターン７の各駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４の延在方向における同側方、すなわち、図１中において各駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４の右側と左側に形成された前記単一センサ電極１４は、それぞれ近接させて該第１電極パターン７の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４の並列方向に延在する直線状に配列されており、図中において上下方向に連続入力動作を行うことで、所定のモーション機能を入力可能とされたモーション入力キーＴＭＳＷ（以下、上下方向モーション入力キーＴＭＳＷという。）として形成されている。

また、前記第２電極パターン８に形成された４本の駆動信号ラインＬ５〜Ｌ８の図１中下方に示す一端部（下端部）には、該駆動信号ラインＬ５〜Ｌ８に接続される単一端子１３のみを備えた単一センサ電極１４から信号入力可能とされた単一静電センサスイッチ１５が配設されている。

そして、前記単一センサスイッチ１５は、近接させて該第２電極パターン８の駆動信号ラインＬ５〜Ｌ８の並列方向に延在する直線状に配列されており、図１中において左右方向に連続入力動作を行うことで、所定のモーション機能を入力可能とされたモーション入力キーＹＭＳＷ（以下、左右方向モーション入力キーＹＭＳＷという。）として形成されている。

すなわち、本実施形態の入力装置は、図２に示すように、１６個の複合静電センサスイッチ１２からなるキャラクタ入力キーＣＳＷを備えるとともに、それぞれ４個の単一静電センサスイッチ１５からなる、２本の上下方向モーション入力キーＴＭＳＷと１本の左右方向モーション入力キーＹＭＳＷとを備えている。前記各複合静電センサスイッチ１２に配設された複合センサ電極１１には、前記基板６の表面に形成された第１電極パターン７の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４に接続され、前記第１電極パターン７の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４により信号入力可能とされた第１端子９と、前記基板６の裏面に形成された第２電極パターン８の駆動信号ラインＬ５〜Ｌ８に接点（図示せず）を介して接続され、前記第２電極パターン８の駆動信号ラインＬ５〜Ｌ８により信号入力可能とされた第２端子１０とがそれぞれ配設されている。また、２本の前記上下方向モーション入力キーＴＭＳＷを構成する単一センサスイッチ１５に配設された単一センサ電極１４には、前記基板６の表面に形成された第１電極パターン７の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４に接続され、該駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４により信号入力可能とされた単一端子１３が配設され、前記左右方向モーション入力キーＹＭＳＷを構成する単一センサスイッチ１５に配設された単一センサ電極１４には、前記基板６の裏面に形成された第２電極パターン８の駆動信号ラインＬ５〜Ｌ８に接点を介して接続され、該駆動信号ラインＬ５〜Ｌ８により信号入力可能とされた単一端子１３が配設されている。

そして、本実施形態の入力装置１の前記入力操作部３の前記基板６上には、誘電体を用いて形成されたフェイスシート（図示せず）が配設されており、前記フェイスシートには、該入力装置１において必要となる数字、文字、矢印および機能の表示などが、前記各静電センサスイッチ３（１２，１５）の配設位置と一対一で対応する位置に形成されている。

そして本実施形態の入力装置１は、前記第１電極パターン７の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４および第２電極パターン８の駆動信号ラインＬ５〜Ｌ８に電圧を印加し、人の指等の操作体（図示せず）が接触することによって前記各静電センサスイッチ１２、１５を構成するセンサ電極１１、１４に生じた静電容量の変化を、前記入力判断部が検出するように構成されている。

つまり、前記入力判断部においては、その静電容量変化が検出された前記センサ電極１１、１４を検出することにより、該センサ電極１１、１４により構成される前記静電センサスイッチ１２、１５の入力操作を判断する。さらに説明を加えれば、前記入力判断部は、２本の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４、Ｌ５〜Ｌ８の入力信号（静電容量変化）を同時に検出した場合には、該２本の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４、Ｌ５〜Ｌ８の組み合わせに対応する第１端子９と第２端子１０を備えた複合センサ電極１１を有する前記複合静電センサスイッチ１２（キャラクタ入力キーＣＳＷ）の入力操作を判断する。

また、１本の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ８の入力信号を検出した場合には、該１本の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ８に対応する単一端子１３のみを備えたセンサ電極１４を有する単一静電センサスイッチ１５の操作を判断する。本実施形態の場合、前記単一静電センサスイッチ１５は、連続入力可能に直線状に配設されて、上下方向モーション入力キーＴＭＳＷか、左右方向モーション入力キーＹＭＳＷを構成している。よって、前記入力判断部は、前記単一静電センサスイッチ１５の連続入力操作の順番を判断することにより、前記上下方向モーション入力キーＴＭＳＷあるいは左右方向モーション入力キーＹＭＳＷの入力操作の内容を判断する。

具体的には、図１に示す第１電極パターン７の駆動信号ラインを上から順にL１〜Ｌ４とし、第２電極パターンの駆動信号を左から順にＬ５〜Ｌ８とする。

また、４×４に配列された前記キャラクタ入力キーＣＳＷを構成する複合静電センサスイッチ１２は、最上列の左から右にＣＳＷ１〜ＣＳＷ４、第２列の左から右にＣＳＷ５〜ＣＳＷ８、第３列の左から右にＣＳＷ９〜ＣＳＷ１２、最下列の左から右にCＳＷ１３〜ＣＳＷ１６とする。

さらに、前記第１駆動信号ライン７に接続された前記上下方向モーション入力キーＴＭＳＷを構成する単一静電センサスイッチ１５は、上から下に順にＴＭＳＷ１〜ＴＭＳＷ４とし、前記第２駆動信号ラインに接続された前記上下方向モーション入力キーを構成する単一静電センサスイッチは、左から右に順にＹＭＳＷ１〜ＹＭＳＷ４とする。

そして、このような入力装置において、前記入力判断部は、前記駆動信号ラインＬ２およびＬ７において静電容量変化を検出した場合には、これらの駆動信号ラインＬ２に接続された第１端子９と駆動信号ラインＬ７に接続された第２端子１０とを有する複合センサ電極１１を備えた複合静電センサスイッチ１２であるところの、前記キャラクタ入力キーＣＳＷ１０が入力操作されたと判断する。

同様に、前記駆動信号ラインＬ４およびＬ５において静電容量変化を検出した場合には、駆動信号ラインＬ４に接続された第１端子９と駆動信号ラインＬ５に接続された第２端子１０とを有する複合センサ電極１１を有する複合静電センサスイッチ１２であるところの、前記キャラクタ入力キーＣＳＷ４が入力操作されたと判断する。

また、前記駆動信号ラインＬ１からＬ４においてこの順に静電容量変化を検出した場合には、これらの駆動信号ラインＬ１からＬ４にのみそれぞれ接続された単一端子１３を有する単一センサ電極１４を備えた単一静電センサスイッチ１５が上から下へ、つまり、上下方向モーション入力キーＴＭＳＷがＴＭＳＷ１からＴＭＳＷ４へ連続的に入力操作されたと判断する。そして、この判断に基づき、該装置１のＣＰＵ（図示せず）において、前記上下方向モーション入力キーＴＭＳＷに付与された、例えばボリュームや上下方向のスクロール等の機能について、ボリュームを大きくする、画面を下方向へスクロールさせる等の所望の操作を実行させる。

同様に、前記駆動信号ラインＬ８からＬ５においてこの順に静電容量変化を検出した場合には、これらの駆動信号ラインＬ８からＬ５にのみそれぞれ接続された単一端子１３を有する単一センサ電極１４を備えた単一静電センサスイッチ１５が右から左へ、つまり、左右方向モーション入力キーＹＭＳＷがＹＭＳＷ４からＹＭＳＷ１へ連続的に入力操作されたと判断する。そして、この判断に基づき、該装置１の前記ＣＰＵにおいて、前記左右方向モーション入力キーＹＭＳＷに付与された左右方向のスクロール等の機能について、画面を左方向へスクロールさせる等の所望の操作を実行させる。

前記モーション入力キーＴＭＳＷ、ＹＭＳＷは単一静電センサスイッチ１５の配列による単純な構成であるため、本実施形態の前記上下方向モーション入力キーＴＭＳＷを前記キャラクタ入力キーの配列の両側方に形成したように同じ並び順を確保できれば複数箇所に同機能のモーション入力キーＴＭＳＷ、ＹＭＳＷを形成することができる。

このように、本実施形態の入力装置によれば、２層構造とされた第１電極パターン７と第２電極パターン８に形成された各駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４、Ｌ５〜Ｌ８を複数の静電センサスイッチ１２、１５で共用して信号入力する構成とすることにより、前記駆動信号ラインＬ１〜Ｌ８の本数以上の静電センサスイッチを配設することが可能となる。

また、静電センサスイッチ１２、１５の端子９、１０、１３毎に駆動信号ラインＬを必要としないことで、駆動信号ラインＬの引き回しに要する領域面積を削減させることができ、結果として、装置自体の小型化を図ることができる。

さらに、駆動信号ラインの引き回しが単純になるので、例えば、同一の機能を有する各情報入力手段を異なる平面上に分離して配設することも可能となり、前記情報入力手段の配設に関するデザインも応用自在となる。すなわち、前記入力操作部３を該入力装置１の筐体２における異なる面に形成し、該異なる面に形成された前記入力操作部３に、少なくとも１本の同一の駆動信号ラインＬ１〜Ｌ４、Ｌ５〜Ｌ８で接続される端子９、１０、１３をそれぞれ分離配置させることも可能である。具体的には、図３に示すように、前述の実施形態におけるキャラクタ入力キーＣＳＷを入力装置１の筐体２の正面（上面）に配設した場合に、前記２つの上下方向モーション入力キーＴＭＳＷを前記筐体２の両側面にそれぞれ配置し、前記左右方向モーション入力キーＹＭＳＷを前記筐体２の下方端面に配置する場合を想定することができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、前記単一静電センサスイッチは複数個を連続入力可能に近接させて配設しモーション入力キーを形成させているが、単一静電センサスイッチは、前記複合静電センサスイッチと同様にキャラクタ入力キーとして用いてもよい。また、前記モーション入力キーは複合静電センサスイッチを配列させて形成させてもよい。

また、前記モーション入力キーを構成する単一静電センサスイッチあるいは複合静電センサスイッチは、必ずしも前記実施形態のように直線状に配列させる必要はなく、そのセンサ電極の形状を変化させること等により、曲線状や円環状の配列も可能である。

さらに、前記第１電極パターンや第２電極パターンの駆動信号ライン数、複合静電センサスイッチ、単一静電センサスイッチ、キャラクタ入力キー、モーション入力キー等の配設数や配設位置は前述の実施形態の配設数に限らない。例えば、前記単一静電センサスイッチを形成せずに、全て複合センサスイッチとし、入力操作部にキャラクタ入力キーのみを配設してもよいし、その中の一部の複合センサスイッチを近接させて配設し、前記モーション入力キーを構成させてもよい。

またさらに、本実施形態において、前記複合静電センサスイッチのセンサ電極は、同心上に異なる電極パターンの駆動信号ラインに接続される端子（第１端子、第２端子）を配置した構成としているが、操作時に両端子が操作体に対向可能な形状であればよい。

本発明の入力装置の実施形態における静電センサスイッチのセンサ電極（端子）と駆動信号ラインの配設位置関係を示す概略説明図本発明の入力装置の実施形態における静電センサスイッチのセンサ電極（端子）と駆動信号ラインの電気的な接続を示す回路構成図本実施形態の入力装置の具体的な実施例を示す斜視図（フェイスシート省略）

符号の説明

１入力装置
２筐体
３入力操作部
６基板
７第１電極パターン
Ｌ１〜Ｌ４（第１電極パターンの）駆動信号ライン
８第２電極パターン
Ｌ５〜Ｌ８（第２電極パターンの）駆動信号ライン
９（第１）端子
１０（第２）端子
１１（複合）センサ電極
１２（複合）静電センサスイッチ
１３（単一）端子
１４（単一）センサ電極
１５（単一）静電センサスイッチ
ＣＳＷキャラクタ入力キー
ＴＭＳＷ上下方向モーション入力キー
ＹＭＳＷ左右方向モーション入力キー

Claims

入力操作部に配設された静電センサスイッチのセンサ電極における静電容量変化を検出することにより、前記静電センサスイッチの入力操作を判断する入力判断部を備えた入力装置であって、
複数本の駆動信号ラインが並列形成されてなる第１電極パターンおよび第２電極パターンが、前記第１電極パターンおよび第２電極パターンの駆動信号ラインをマトリクス状に配列させて２層構造で形成されており、
第１電極パターンの駆動信号ラインと第２電極パターンの駆動信号ラインとの交差部分には、前記第１電極パターンの駆動信号ラインに接続される第１端子と前記第２電極パターンの駆動信号ラインに接続される第２端子とを備えたセンサ電極から信号入力可能とされた前記静電センサスイッチが配設されていることを特徴とする入力装置。
前記第１電極パターンおよび第２電極パターンの駆動信号ラインのうち少なくとも１本の駆動信号ラインには、該駆動信号ラインに接続される端子のみを備えたセンサ電極から信号入力可能とされた前記静電センサスイッチが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
前記第１電極パターンおよび第２電極パターンの駆動信号ラインのうち３本以上の駆動信号ラインには、それぞれ該駆動信号ラインに接続される端子のみを備えたセンサ電極から信号入力可能とされた静電センサスイッチが配設されており、前記静電センサスイッチのうち、モーション入力キーとして機能する少なくとも３つ以上の静電センサスイッチは、近接させて配列されていることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。