JP2009111996A - 接触センサ - Google Patents

Abstract

【課題】物や人による意図しない接触による誤操作を防止する。
【解決手段】本接触センサ（タッチセンサ１）は、第１接触センサ部（操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２）と、操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２に近接して配置される第２接触センサ部（ダミースイッチＳＷ３）と、ダミースイッチＳＷ３の出力に基づいて、操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２に対して有効な接触が行われたかを検出するセンサ検出部（センサ回路５）と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、指等で有効に接触が行われたかの判別が可能な接触（タッチ）センサに関する。

タッチセンサは、静電容量や抵抗などのインピーダンス変化を利用した電気式、光結合式、機械式等に大別される。
電気式のうち、特に静電容量を利用した静電容量式タッチセンサは、接触圧が小さくても接触検出が可能である一方で、その高感度ゆえに、物体や意図しない人体の接触に対しても反応し、センサ検出を行う。

物が置かれた場合、その接触を検出しないために、あるいは、人体の意図しない接触を防止するためには、図７（Ａ）に示すように、タッチセンサの操作面１０１を、表面１００から奥まった位置に設ける方法がある。

特許文献１（文献番号は後述）に記載された容量型制御部材は、静電容量式や光結合式等のタッチセンサに関する。特許文献１の記載によれば、弾性変形し難い硬い材質の支持構造体に人の指に対応した大きさの貫通穴を設け、表面を弾性カバーで覆い、貫通穴直下の所定位置にタッチセンサの操作部（静電容量の場合、その電極等）を設けている。
例えば車載機器の操作パネルのタッチセンサなどにおいて、硬い支持構造体上の弾性カバーを指でなぞる接触感と、貫通穴のエッジとその内側の弾性カバーのみの部分を指でなぞる接触感が異なる。上記特許文献１に記載されたセンサ構造は、この接触感の違いを利用して、目で見ないでもタッチセンサの操作部（接触部分）の位置が分かる意図をもって考案されたものである。

ただし、特許文献１に記載されたセンサ構造は、上に物が置かれた場合にも、センサ検出が行われない。また、人体の指以外の部位、例えば手のひらや腕などによって、意図しない接触が行われた場合にも、センサ検出が行われない。
よって、特許文献１に記載されたセンサ構造は、物や人の意図しない接触を防止して、有効な接触のみ検出する目的に対しても効果がある。

特に物に対する上記目的は、図７（Ｂ）に示すように、センサの操作面１０２を物が置けない程度まで傾斜させる方法によっても、実質的に達成できる。
特開２００４−００６３１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術など、図７（Ａ）のようにタッチセンサの操作部を硬い表面から奥まった位置に形成するセンサ構造では、その構造ゆえ、コストが高くなる場合がある。
また、例えば表示パネル面の一部にタッチセンサを埋め込むなどの用途に、このセンサ構造は不向きである。
さらに、タッチセンサの接触面が表面から奥まっており比較的強く押さないとセンサ検出ができないため、高いセンサ感度が生かされない、また、人の指の太さによって接触圧にばらつきが生じる難点がある。

一方、図７（Ｂ）に示すタッチセンサでは、物が置かれない利点はあるが、傾斜させるというデザイン上の制約がある。
また、指以外の人体の部位や物による意図しない接触は防げない。

本発明は、物や人による意図しない接触による誤操作を防止する電気式接触センサを提供するためのものである。

本発明の一形態（第１形態）に関わる接触センサは、第１接触センサ部と、前記第１接触センサ部に近接して配置される第２接触センサ部と、前記第２接触センサ部の出力に基づいて、前記第１接触センサ部に対して有効な接触が行われたかを検出するセンサ検出部と、を有する。

第１形態によれば、センサ検出部が、第１接触センサ部の出力（状態を含む）と、第２接触センサ部の出力とを常時入力（あるいは監視）している。センサ検出部は、このうち第１接触センサ部が有効に操作（接触）されたかを検出するが、この有効と無効を、第２接触センサ部の出力に基づいて行う。よって、物や人の部位による意図しない接触時には、センサ検出部は、第１接触センサ部の出力（接触検出）を無効にし、意図的な接触のみ有効にする。
この構成の接触センサを機器に搭載した場合、無効な接触を検出することができるため、注意や警告を機器が備える報知手段から発することができる。

本発明の他の形態（第２形態）に関わる接触センサは、上記第１の形態の特徴に加えて、前記センサ検出部は、前記第１接触センサ部の接触を検出した場合、前記第２接触センサ部の有効な接触を検出していないことを条件に前記第１接触センサ部の接触検出を有効にし、前記第２接触センサ部の前記有効な接触を検出したときは前記第１接触センサ部の前記接触検出を無効にする。
好適には、前記センサ検出部は、前記第１接触センサ部と前記第２接触センサ部の各々に対し、接触の程度を表す接触レベルを検出可能であり、前記第１接触センサ部における第１接触レベルと、前記第２接触センサ部における第２接触レベルが共に前記有効な接触とみなせる範囲内のとき、前記第１接触レベルが前記範囲外で前記第２接触レベルが前記範囲内のとき、または、前記第１接触レベルと前記第２接触レベルの両方が前記範囲外のときは、前記第１接触センサ部の前記接触検出を無効にし、前記第１接触レベルが前記範囲内で前記第２接触レベルが前記範囲外のときは、前記第１接触センサ部の前記接触検出を有効にする（第３形態）。

上記第３形態によれば、上記第１形態の作用に加えて、接触圧の大きさで、有効、無効が容易に、かつ、正確に判別される。

本発明は、静電容量や抵抗のインピーダンスが、接触の程度（接触レベル）に応じて変化する電気式に好適に適用でき、特に、検出感度を高くできる静電容量式に有用である。
よって、本発明の他の形態（第４形態）に関わる接触センサは、上記第１形態の特徴に加えて、前記第１接触センサ部と前記第２接触センサ部は、人体または物体が近接または接触することによって静電容量が変化する静電容量式の接触センサである。
また、本発明の他の形態（第５形態）に関わる接触センサは、上記第３形態の特徴に加えて、前記第１接触センサ部と前記第２接触センサ部は、人体または物体が近接または接触することによって静電容量が変化する静電容量式の接触センサであり、前記センサ検出部は、前記第１接触センサ部の静電容量の変化量と前記第２接触センサ部の静電容量の変化量に応じて、当該２つの静電容量変化量が、前記範囲内であるか、または、前記範囲外であるかを判別する。

上記第４および第５形態によれば、静電容量式であるため、接触の程度が正確に検出できる。このことは、特に第５形態において、接触が有効であることを示す範囲内、範囲外の判定を容易化することに寄与する。

本発明の他の形態（第６形態）に関わる接触センサは、上記第１形態の特徴に加えて、前記第２接触センサ部の操作部が、前記第１接触センサ部の操作部の周囲に近接して配置される。
また、本発明の他の形態（第７形態）に関わる接触センサは、上記第６形態の特徴に加えて、前記第１接触センサ部と前記第２接触センサ部は、人体または物体が近接または接触することによって静電容量が変化する静電容量式の接触センサであり、前記第２接触センサ部の前記操作部に対応した第２電極が、前記第１接触センサ部の前記操作部に対応した第１電極の周囲に近接して配置される。

上記第６および第７形態によれば、第２接触センサ部の操作部が、第１接触センサ部の操作部の周囲に近接して配置されることから、第２接触センサ部が、第１接触センサ部の意図しない操作を検出しやすい。
例えば、指等の限られた面積の人体部位で接触したときに、この接触に意図があるか否かは、第１接触センサ部に対して正しく指が当てられたかどうかで大よそ推察できる。仮に第２接触センサ部の操作部が第１接触センサ部から離れているとすると、常に、第１接触センサ部が接触を検出し、第２接触センサ部が接触を検出しないため、意図の有無はわからない。これに対し、第１接触センサ部の操作部の周囲に（適度に）近接して第２接触センサ部が配置されていると、第１接触センサ部に対して正しく指が当てられ意図ありとみなしてよいときだけ、第１接触センサ部のみが接触を検出する。この場合、接触の意図がないときは、第２接触センサ部の操作部にも接触が行われる確率が増えるため、意図しない接触を検出し、警告等を発することが可能となる。

なお、第１〜第５形態では、操作部の配置形状は限定していない。
このため、例えば、第２接触センサ部の操作部を、第１接触センサ部の周囲で分割配置する。分割された第２接触センサ部の全部に接触が検出されれば「物が置かれた」、または、「面積が大きい人体部位の接触」と判定できる。また、分割された第２接触センサ部の一部に接触が検出されたのなら、「誤操作」や「面積が小さい物や人体部位の接触」と判定してもよい。この場合、その判定結果に応じた内容の警告を出すなどの対処に違いを出すこともできる。このとき接触時間を考慮すると、「物が置かれた」ことを特に区別できる。

本発明によれば、物や人による意図しない接触による誤操作を防止する電気式接触センサを提供することができる。

以下、本発明の実施形態を、静電容量式接触（タッチ）センサを例として、以下の順序で図面を参照しつつ説明する。
１．接触センサの構成：図１、図２
２．検出動作例：図３（ＳＴ４→図４）
３．変形例

＜１．接触センサの構成＞
図１（Ａ）にタッチセンサ１のタッチパネルブロック１Ａ、図１（Ｂ）に制御ブロック１Ｂを、それぞれ示す。また、図２に、静電容量構造の概略的な側面図を示す。
図１（Ａ）は、タッチパネルブロック１Ａ内に、「第１接触センサ部」として２つのスイッチＳＷ１,ＳＷ２と、２つのスイッチＳＷ１,ＳＷ２に対し共通の「第２接触センサ」として近接配置された１つのスイッチＳＷ３とを備える。スイッチＳＷ１,ＳＷ２は、意図的な操作対象のスイッチであり、以下、「操作スイッチ」と称する。一方、スイッチＳＷ３は、操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２の操作が有効か無効かを判定するために用いられるスイッチであり、意図しない操作がされることはあっても、それ自体操作対象でないため、以下、「ダミースイッチ」と称する。

図１（Ａ）には、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等の透明電極材料からなるスイッチ電極のパターンと、これをコネクタ接続部２に導くための３本の配線３−１〜３−３とを描いている。これらの配線３−１〜３−３は図１（Ａ）では線で示すが、実際は、例えば銀ペースト材料からなる３本のパターン（配線）である。
図１（Ａ）において、操作スイッチＳＷ１の電極（スイッチ電極４−１）と、操作スイッチＳＷ２の電極（スイッチ電極４−２）とが、所定距離以上離して配置されている。スイッチ電極４−１,４−２は、他のパターン形状（例えば四角）でもよいが、ここでは、指で操作されることを想定したパターン形状となっている。例えば、スイッチ電極４−１,４−２の各々は、人さし指の指先の大きさより一回り大きな直径の円形パターンに形成される。スイッチ電極４−１,４−２の間隔は、一方のスイッチ電極を操作する際に、他方のスイッチ電極を誤操作しない程度に離す必要があり、両者は、その距離以上の配置となっている。
スイッチ電極４−１,４−２およびダミー電極４−３は、「第１および第２接触センサ部の操作部」に対応する。

ダミー電極４−３は、スイッチ電極４−１,４−２の周囲に近接配置され、例えば図１（Ａ）に示すように、完全な閉環状配置の一部が欠落した略環状配置形状を有する。より詳細に、ダミー電極４−３は、スイッチ電極４−１,４−２の各々に対し、その周囲を囲むように配置され、かつ、それぞれのコネクタ接続部２側の一部が欠落した開口部を２つ有する。２つの開口部の一方を通って、スイッチ電極４−１とコネクタ接続部２の一の端子とを接続する配線３−１が設けられている。同様に、他の開口部を通って、スイッチ電極４−２とコネクタ接続部２の他の端子とを接続する配線３−２が設けられている。また、ダミー電極４−３の一端が、配線３−３によってコネクタ接続部２のさらにもう１つの端子と接続されている。
スイッチ電極４−１,４−２およびダミー電極４−３は、１つの（ＩＴＯ）電極フィルム１０をパターンごとに互いに絶縁された状態で切り分けて形成されている。

一方、図１（Ｂ）に示す制御ブロック１Ｂにおいては、「センサ検出部」としてのセンサ回路５とコネクタ６とが、プリント基板７に実装されている。プリント基板７には、センサ回路５の入力とコネクタ６とを接続するための３本の配線８−１〜８−３が、導電性パターンにより形成されている。図１（Ｂ）のコネクタ６に図１（Ａ）のコネクタ接続部２を差し入れたときに、配線８−１と配線３−１が接続され、配線８−２と配線３−２が接続され、また、配線８−３と配線３−３が接続される。

センサ回路５は、「第２接触センサ部」としてのダミースイッチＳＷ３の出力に基づいて、「第１接触センサ部」としての操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２に対して有効な接触が行われたかを検出する回路である。
センサ回路５は、より詳細で、かつ、望ましくは、操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２の接触を検出した場合、ダミースイッチＳＷ３の有効な接触を検出していないことを条件に操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２の接触検出を有効にする。一方、センサ回路５は、ダミースイッチＳＷ３の上記有効な接触を検出したときは操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２の上記接触検出を無効にする。このような詳細な検出動作例の内容は後述する。
センサ回路５は、それ自体を専用ＩＣとしてもよいし、他のＩＣの一機能としてもよい。また、マイクロコンピュータ等の処理によって、センサ回路５と同じ機能をソフトウエアで実行可能である。この場合、「センサ検出部」は、当該ソフトウエアの実行プログラムのタスクと、当該タスクを実行するハードウエアとして実現される。

図２に示す構造は、コネクタ接続部２を曲げてコネクタ６と接続することにより、図１（Ａ）に示すタッチパネルブロック１Ａを図１（Ｂ）に示す制御ブロック１Ｂと接続したものである。
図２に示すように、（ＩＴＯ）電極フィルム１０が、アクリルやガラスなどの非導電材料から形成されて保護層を兼ねる非導電性パネル１１の裏面に、透明な接着剤で貼り付けられている。この１枚の電極フィルム１０から、スイッチ電極４−１,４−２およびダミー電極４−３が形成されている。

なお、「第１接触センサ部」は、スイッチ電極４−１,４−２に対応する非導電性パネル１１の部分を含む。また、「第２接触センサ部」はダミー電極４−３に対応する非導電性パネル１１の部分を含む。
そのため、「第１接触センサ部に接触する」とは、スイッチ電極４−１,４−２に対応する非導電性パネル１１の部分に接触することを意味する。また、「第１接触センサ部に近接する」とは、スイッチ電極４−１,４−２に対応する非導電性パネル１１の部分に近接することを意味する。
同様に、「第２接触センサ部に接触する」とは、ダミー電極４−３に対応する非導電性パネル１１の部分に接触することを意味する。また、「第２接触センサ部に近接する」とは、ダミー電極４−３に対応する非導電性パネル１１の部分に近接することを意味する。

スイッチ電極４−１,４−２およびダミー電極４−３がそれぞれ接続された配線３−１〜３−３は、コネクタ６および配線８−１〜８−３を経由して図２では不図示のセンサ回路５（図１（Ｂ））の３つのセンサ入力に接続されている。

なお、図２では、指等で非導電性パネル１１の各操作部（スイッチ電極４−１,４−２およびダミー電極４−３に対応した部分）に触れたときに、スイッチ電極４−１,４−２またはダミー電極４−３の静電容量値が変化する。この静電容量の変化は、指等を非導電性パネル１１の各操作部に近接させただけでも生じる場合がある。この静電容量値の変化は、独立した３本の経路を介してセンサ回路５に入力される。
このため、センサ回路５は、ダミースイッチＳＷ３（第２接触センサ部）の出力に基づいて、操作スイッチＳＷ１またはＳＷ２（第１接触センサ部）に対して有効な接触が行われたか否かを検出することができる。「有効な接触」の例については、次の検出動作で説明する。

＜２．検出動作例＞
図３に、当該検出動作例におけるセンサ回路５内の制御手段（ＣＰＵ）が行う処理判断の手順をフローチャートにより示す。この図３の説明では適宜、図１（Ａ）〜図２を参照する。
ステップＳＴ１にて、常時、上述した３つの静電容量の計測を図１（Ｂ）のセンサ回路５が行っている。
センサ回路５は、３つの静電容量値が変化したことを検出すると、どの静電容量に変化があったかに応じて、次のステップＳＴ２とＳＴ３の判断を行う。

より詳細には、まず、ステップＳＴ２にて、スイッチ電極４−１,４−２の何れかの配置位置に対するパネル面へ有効な接触があったかを判断する。つまり、スイッチ電極４−１の上方のパネル面箇所に指等により何らかの接触があり、かつ、その接触による静電容量変化が、例えば所定値以上の場合に、当該スイッチ電極４−１への接触を有効とする。同様に、スイッチ電極４−２の上方のパネル面箇所に何らかの接触があり、かつ、その接触による静電容量変化が、例えば所定値以上の場合に、当該スイッチ電極４−２への接触を有効とする。センサ回路５は、このスイッチ電極への接触が有効か否かを判断する。

ステップＳＴ３にて「ダミー電極への有効な接触」の有無を判断する。つまり、ダミー電極４−３の上方のパネル面箇所に指等により何らかの接触があり、かつ、その接触による静電容量変化が、例えば所定値以上の場合に、当該ダミー電極４−３への接触を有効と、センサ回路５が判断する。
ここでスイッチ（またはダミー）電極に指等の外部容量が作用し、静電容量の保持容量値（静電容量値）に変化が生じ、それがノイズレベルと識別可能であるとき、当該電極への有効な接触があったと判断できる。ノイズレベルと識別可能かどうかは、上記所定値を用いる方法に限定されない。

ステップＳＴ２で、「スイッチ電極への有効な接触」が検出されない場合は、処理フローをステップＳＴ１の前に戻し、引き続き、静電容量の変化を待つ。
ステップＳＴ２でスイッチ電極４−１,４−２に対して有効な接触があったことが検出されると、次のステップＳＴ３にて「ダミー電極への有効な接触」の有無を判断する。ここでダミー電極４−３に対して有効な接触があったことが検出されると、ステップＳＴ２で検出されたスイッチ電極４−１,４−２に対する接触を無効化して、ステップＳＴ４にて警告処理を行った後、処理フローをステップＳＴ１の前に戻す。
一方、ステップＳＴ３にて「ダミー電極オン」が検出されない場合は、ステップＳＴ２で検出されたスイッチ電極４−１,４−２に対する接触を有効化して、これを次のステップＳＴ５で確定し、処理を終了する。処理終了後は、ステップＳＴ１が再開され、以後、同様な処理となる。

図４は、ステップＳＴ４における処理の結果行われる警告の説明図である。
当該タッチセンサ１が実装される機器に、例えば音声による報知を行うスピーカー２０が備えられている場合を想定する。図１（Ａ）に示すセンサ回路５内のＣＰＵまたは当該機器を統括制御するＣＰＵが、不図示の音声処理回路を制御して、不図示のメモリ（例えばＲＯＭ）等に予め記憶されている警告内容を再生する。これにより、スピーカー２０からは、例えば「正しくタッチしてください」等の所定の警告内容が操作者に知らされる。このため、操作者は、正しいタッチを再度試みるように誘導される。報知手段はスピーカー２０以外の、例えば文字等の表示手段であってもよい。

＜３．変形例＞
以上の実施形態では、以下の種々の変形が可能である。
接触（タッチ）センサは、静電誘導式に限らず、例えば、スイッチ電極４−１,４−２およびダミー電極４−３に対する操作に応じて、内部の抵抗体に対する抵抗値の変化が生じる抵抗変化式であってもよく、これにより操作検出が可能である。この場合、スイッチ電極４−１,４−２およびダミー電極４−３の表面は、硬いガラス等の非導電性パネル１１でなく柔らかい保護部材に覆われ、かつ、スイッチ電極４−１,４−２およびダミー電極４−３が独立に押し込まれるように動作させるとよい。この動作により抵抗体に圧力が加わり、抵抗変化が生じる。センサ回路５は、この抵抗変化を検出してスイッチ電極４−１,４−２に対する操作の有効性を、ダミー電極４−３の出力（有効な抵抗変化の有無）に基づいて判断する。その処理判断フローそのものは、図３と同様であり、また、スイッチ電極４−１,４−２およびダミー電極４−３のパターンも図１（Ｂ）と同様になし得る。

本発明は「第１接触センサ部」への接触時に近接配置された「第２接触センサ部」で接触が検出されたか否かによって、有効な接触を判定する。
したがって、光学式でも、この接触判定は可能である。検出面における光が出射する領域を、第１の光出射領域と第２の光出射領域に分ける。光の出射領域を分ける方法は種々ある。例えば、ＬＣＤのバックライトなどに用いられる導光板と同じような部材を、バックライトとは別に設ける。この導光板に赤外線ＬＥＤなどの点光源からの光を閉じ込めて導光させる。そして、光を出射したい領域、例えば図４を借用すると符号“４−１”で示す円領域と、その周囲の符号“４−３”で示すリング状領域のみ光を出射する手段を導光板に設ける。このような手段としては、例えば、導光板内を繰り返し反射して拡散する光の光路をその部分だけ曲げて、導光板内での反射条件を乱すマイクロプリズムや光を乱反射させるドット状の部材を形成する。すると、その形成した領域に対応した光出射領域が実現できる。
一方、各出射領域からの出射光が指等で反射して検出面から内部に戻される位置に、第１の接触センサ部と第２の接触センサ部に分けて光を検出できるように配置された受光素子を配置する。このとき異なる領域の反射光が受光素子ではクロストークを起こすようであれば、出射光の波長領域と反射光の受光感度帯域を「第１接触センサ部」と「第２接触センサ部」で変えてもよい。

また、静電容量式や抵抗変化式において、ダミー電極４−３は、完全な閉環状の配置形状パターンを有していてもよい（図４参照）。完全な閉環状の配置形状がＩＴＯフィルムなどの電極材料の制約でできない場合であっても、電極材料によっては、電極取り出し構造を形成することは可能な場合もあるためである。例えばスイッチ電極４−１,４−２の裏面（指等の接触面と反対の面）から、ダミー電極４−３と絶縁を確保しながら交差する電極取り出し構造としてもよい。

図５と図６に、「第１接触センサ部」と「第２接触センサ部」との近接配置の他の変形例を示す。
繰り返しになるが、本発明は「第１接触センサ部」への接触時に近接配置された「第２接触センサ部」で接触が検出されたか否かによって、有効な接触を判定する。したがって、静電容量式では異なる電極を近接配置させることになるが、電極という具体的な構成は一例にすぎない。意図した接触を検出可能なためには、タッチセンサの検出可能領域が適度に離れて２つ設けられていればよい。

図５は、非導電性パネル１１における、第１接触センサ部の検出可能領域１１Ａと、第２接触センサ部の検出可能領域１１Ｂとの位置関係を示す。
第１接触センサ部の検出可能領域１１Ａの周囲に、第２接触センサ部の検出可能領域１１Ｂが配置されていればよい。そのため検出可能領域の形状に関しては図５も一例に過ぎない。図５の例では、図４と同様な完全に閉じた円環状に第２接触センサ部の検出可能領域１１Ｂが配置されている。

図６は、静電容量式や抵抗変化式における２種類の電極あるいは操作部を、一枚の（導電）材料の層をパターンニングして形成する場合に適した形状例を示す。あるいは、図６は、図１で示した３本の配線３−１〜３−３の具体的なパターン例を示す図である。

タッチセンサ１を、画像の表示パネル内において、指等によって接触可能な表示面側の基板（非導電性パネル１１に相当）の直下に形成することもできる。
ここで「表示パネル」とは、例えば液晶表示パネルの場合、ＴＦＴが形成される、いわゆる駆動基板と、カラーフィルタ等が形成される、いわゆる対向基板との間に液晶を封入した構造体を指す。駆動基板と対向基板にはＩＴＯからなる対向電極や光学偏光層などの種々な機能層が予め形成さている。これらの機能層も表示パネルに含まれる。タッチセンサ１の、例えばＩＴＯ電極フィルム等を、表示面側の対向基板（非導電性パネル１１に相当）のパネル内面側に形成してもよい。
有機ＥＬ表示パネルでは、ガラス等の基板（非導電性パネル１１に相当）上に、有機発光層を含む様々な機能層が積層され、最上面が保護層で覆われる。この積層構造内に、タッチセンサ１の、例えばＩＴＯ電極フィルム等を形成してもよい。

このような表示パネル内にタッチセンサ１を内蔵させる場合、例えば、抵抗変化式や光学式では、画素ごとに、あるいは、所定数の画素ごとに接触スイッチや受光素子等が設けられる。この場合、例えば図５に示す第１接触センサ部の検出可能領域１１Ａと、第２接触センサ部の検出可能領域１１Ｂは、それぞれが、画素ごと、あるいは、所定数の画素ごとの接触スイッチや受光素子等の集合からなる。
検出可能領域１１Ａと１１Ｂの間の領域にも画素群が存在し、接触スイッチや受光素子等も存在する。しかし、この間の領域の接触スイッチや受光素子等は、検出に寄与しないようにして、この領域を不感帯とする。不感帯は、意図的な接触か否かを検出するために適した幅とする。

なお、何れの表示パネルでも、図１（Ｂ）に示す制御ブロック１Ｂは、表示パネル以外の別のパネル駆動基板に形成してよい。

以上の変形例を含む実施の形態は、静電容量変化量、抵抗変化量または反射光量に応じて、接触の程度を表す接触レベルを検出する場合の一例に過ぎない。ここで接触は、静電容量式で明らかなように、狭義の物理的な接触に限らず、物体または人体の一部が、有効な接触と認識可能なまでセンサ部に近接する場合も含む。
したがって、本実施の形態では、上述した説明に限らず、以下の検出動作に含まれる種々の変形が可能である。

センサ回路５は、操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２とダミースイッチＳＷ３の各々に対し、接触の程度を表す接触レベルを検出可能である。操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２における第１接触レベルと、ダミースイッチＳＷ３における第２接触レベルについて、以下の（Ａ）〜（Ｄ）に該当する場合が存在する。センサ回路５は、（Ａ）〜（Ｃ）に該当する場合に操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２の接触検出を無効にし、（Ｄ）に該当する場合に操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２の接触検出を有効にする。
（Ａ）第１接触レベルと第２接触レベルが共に有効な接触を規定する範囲内である。
（Ｂ）第１接触レベルが上記（Ａ）に規定する範囲外で第２接触レベルが上記（Ａ）に規定する範囲内である。
（Ｃ）第１接触圧と第２接触圧の両方が、上記（Ａ）に規定する範囲外である。
（Ｄ）第１接触レベルが上記（Ａ）に規定する範囲内で、第２接触レベルが上記（Ａ）に規定する範囲外である。
このように接触レベルが所定の範囲内か否かを調べると、接触の有効と無効が容易に、かつ、正確に判別される。

図１（Ａ）に示すダミー電極４−３は、１つで２つのスイッチ電極４−１,４−２に対して兼用させていたが、スイッチ電極ごとに２つに分けて、それぞれ独立したスイッチのダミー電極とすることもできる。
さらに、１つのスイッチ電極に対して、その周囲を囲むダミー電極を複数に分割して、それぞれを独立して接触検出するスイッチの電極とすることもできる。
複数に分割した電極全部で接触が検出されれば「物が置かれた」、または、「面積が大きい人体部位の接触」と判定する。一方、分割された複数の電極の一部で接触が検出されたのなら、「誤操作」や「面積が小さい物や人体部位の接触」と判定する。そして、その判定結果に応じた内容の警告を出すなどの対処に違いを出すこともできる。このとき接触時間を考慮すると、「物が置かれた」ことを特に区別できる。

以上の本発明の実施形態によれば、スイッチ電極配置に工夫を加えることでセンサ回路５が接触の無効または有効を決定できる。このとき第１接触センサ部（操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２）への接触が意図的かどうかは、前述したように、第２接触センサ部（ダミースイッチＳＷ３）の出力に基づいて行う。そのため、物や人の部位による意図しない接触時には、センサ回路５は、第１接触センサ部（操作スイッチＳＷ１,ＳＷ２）の出力（接触検出）を無効にし、意図的な接触のみ有効にすることができる。そして、意図しない接触の場合は、警告を発するなどして操作者に正しい操作を行うように注意を喚起することが可能となる。
スイッチ電極４−１,４−２に対するダミー電極４−３の配置形状によって、ダミー電極４−３で無効な操作が検出されやすい。
また、タッチセンサ１は、表示パネルなどに組み込みやすい構成を有する。

特に静電容量式のタッチセンサでは、静電容量式であるため、指などがもつ外部容量が静電容量に非接触でも結合可能なことを利用して、近接の場合でも有効な接触と判断できる。近接でも有効な接触が判断できることは、光学式でも同じである。
このように近接でも有効な接触が判断できることは、高感度な検出を実現するとともに、検出した接触が有効であることを示す範囲内、範囲外の判定を容易化することに寄与する。

以上より、物や人による意図しない接触による誤操作を防止する電気式接触センサを提供することが可能となる。

実施形態に関わるタッチセンサについて、（Ａ）はタッチパネルブロックを、（Ｂ）は制御ブロックを、それぞれ示す図である。 実施形態に関わる静電容量構造の概略的な側面図である。 実施形態に関わる検出動作の処理判断手順を示すフローチャートである。 実施形態に関わる検出動作で処理の結果行われる警告の説明図である。 実施形態に関わる接触センサ部の検出可能領域の配置例を示す図である。 実施形態に関わるスイッチ電極とダミー電極のパターン例を示す図である。 （Ａ）は背景技術に関わるタッチセンサの第１基本構造を示す図、（Ｂ）は第２基本構造を示す図である。

符号の説明

１…タッチセンサ、１Ａ…タッチパネルブロック、１Ｂ…制御ブロック、２…コネクタ接続部、３−１〜３−３,８−１〜８−３…配線、４−１,４−２…スイッチ電極、４−３…ダミー電極、５…センサ回路、６…コネクタ、７…プリント基板、１０…電極フィルム、１１…非導電性パネル、１１Ａ,１１Ｂ…検出可能領域、ＳＷ１,ＳＷ２…操作スイッチ、ＳＷ３…ダミースイッチ

Claims (7)

1. 第１接触センサ部と、
   前記第１接触センサ部に近接して配置される第２接触センサ部と、
   前記第２接触センサ部の出力に基づいて、前記第１接触センサ部に対して有効な接触が行われたかを検出するセンサ検出部と、
   を有する接触センサ。
2. 前記センサ検出部は、前記第１接触センサ部の接触を検出した場合、前記第２接触センサ部の有効な接触を検出していないことを条件に前記第１接触センサ部の接触検出を有効にし、前記第２接触センサ部の前記有効な接触を検出したときは前記第１接触センサ部の前記接触検出を無効にする
   請求項１に記載の接触センサ。
3. 前記センサ検出部は、
   前記第１接触センサ部と前記第２接触センサ部の各々に対し、接触の程度を表す接触レベルを検出可能であり、
   前記第１接触センサ部における第１接触レベルと、前記第２接触センサ部における第２接触レベルとが共に前記有効な接触とみなせる範囲内のとき、前記第１接触レベルが前記範囲外で前記第２接触レベルが前記範囲内のとき、または、前記第１接触レベルと前記第２接触レベルの両方が前記範囲外のときは、前記第１接触センサ部の前記接触検出を無効にし、
   前記第１接触レベルが前記範囲内で前記第２接触レベルが前記範囲外のときは、前記第１接触センサ部の前記接触検出を有効にする
   請求項２に記載の接触センサ。
4. 前記第１接触センサ部と前記第２接触センサ部は、人体または物体が近接または接触することによって静電容量が変化する静電容量式の接触センサである
   請求項１に記載の接触センサ。
5. 前記第１接触センサ部と前記第２接触センサ部は、人体または物体が近接または接触することによって静電容量が変化する静電容量式の接触センサであり、
   前記センサ検出部は、前記第１接触センサ部の静電容量の変化量と前記第２接触センサ部の静電容量の変化量に応じて、当該２つの静電容量変化量の各々が、前記範囲内であるか、または、前記範囲外であるかを判別する
   請求項３に記載の接触センサ。
6. 前記第２接触センサ部の操作部が、前記第１接触センサ部の操作部の周囲に近接して配置される
   請求項１に記載の接触センサ。
7. 前記第１接触センサ部と前記第２接触センサ部は、人体または物体が近接または接触することによって静電容量が変化する静電容量式の接触センサであり、
   前記第２接触センサ部の前記操作部に対応した第２電極が、前記第１接触センサ部の前記操作部に対応した第１電極の周囲に近接して配置される
   請求項６に記載の接触センサ。

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