JP2011123859A - 入力装置及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高感度な位置検出が可能な入力装置を提供すること
【解決手段】本発明の入力装置は、操作面と、複数の第1の電極と、複数の第2の電極と、検出回路とを具備する。第1の電極は、第1の幅を有する第1の電極部と、第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、第1の電極部と第2の電極部とが操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接されている。第2の電極は、第3の幅を有する第3の電極部と、第3の幅よりも狭い第4の幅を有する第4の電極部とを有し、第3の電極部と第4の電極部とが第1の方向と交差する第2の方向に交互に複数連接され、第4の電極部各々が第2の電極部と対向する。検出回路は、第1の電極に接続され、第1の電極に順次、電圧を供給する電圧供給源と、第2の電極に接続され、第2の電極部と第4の電極部の間の静電容量の変化に基づいて操作面へ操作子が接近又は接触した位置を検出する検出部とを有する。
【選択図】図6
【解決手段】本発明の入力装置は、操作面と、複数の第1の電極と、複数の第2の電極と、検出回路とを具備する。第1の電極は、第1の幅を有する第1の電極部と、第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、第1の電極部と第2の電極部とが操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接されている。第2の電極は、第3の幅を有する第3の電極部と、第3の幅よりも狭い第4の幅を有する第4の電極部とを有し、第3の電極部と第4の電極部とが第1の方向と交差する第2の方向に交互に複数連接され、第4の電極部各々が第2の電極部と対向する。検出回路は、第1の電極に接続され、第1の電極に順次、電圧を供給する電圧供給源と、第2の電極に接続され、第2の電極部と第4の電極部の間の静電容量の変化に基づいて操作面へ操作子が接近又は接触した位置を検出する検出部とを有する。
【選択図】図6
Description
本発明は、指示された位置座標を検出し操作対象機器に入力する入力装置及び表示装置に関する。
パーソナルコンピュータ(操作対象機器)等の入力インターフェイスとして、操作面における指示位置の座標を検出して操作対象機器に入力する座標入力装置がある。このような座標入力装置としては、映像が表示される表示画面を操作面とするタッチパネル、表示画面とは別の専用の操作面を有するタッチパッド等が知られている。
座標入力装置の座標検出原理の一つに、投影型の静電容量方式がある。この方式では、操作面にわたってマトリクス状に配置された電極線の交差箇所における静電容量が、接近するユーザの指あるいはスタイラス等の操作子との静電結合による影響により変動することを利用し、操作面における操作子の位置が検出される。投影型の静電容量方式を利用した座標入力装置として、特許文献1に開示されている「多点同時入力指タッチ座標検出装置」がある。
特許文献1に記載の検出装置では、複数のX方向電極線と複数のY方向電極線とがマトリクス状に配列され、X方向電極線にマルチプレクサを介してAC信号発生器が、Y方向電極線にマルチプレクサを介して検波器が接続されている。X方向電極線にAC信号が入力されると、交差するY方向電極線との間で電極線交差容量が形成されてY方向電極線に電流が流れ、検波器により検出される。X方向電極線に接続されたマルチプレクサによりAC信号を入力するX方向電極線を切り替え、Y方向電極線に接続されたマルチプレクサにより検波されるY方向電極線を切り替えることにより、交差容量が測定される交差箇所が切り替えられる。
X方向電極線とY方向電極線の交差箇所の近傍にユーザの指が接近すると、ユーザの指とX方向電極線及びY方向電極線との間の静電結合により電極線交差容量が減少する。そこで、検波器の出力から、交差容量が減少している交差箇所、即ちユーザの指が接近している交差箇所が特定されることで、指示された位置座標が検出される。
しかしながら、特許文献1に記載の検出装置では、誤検出を防止し、あるいは操作子を検出可能な距離を伸ばすために検出感度を向上させたい場合に問題がある。検出感度を向上させる方法としては、電極線への印加電圧を高くする方法があるが消費電力が増大する。また、検出回路の検出感度を高くすることには技術的困難が伴なう。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高感度な位置検出が可能な入力装置及び表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る入力装置は、操作面と、複数の第1の電極と、複数の第2の電極と、検出手段とを具備する。
上記操作面は、操作子により操作される。
上記複数の第1の電極は、第1の幅を有する第1の電極部と、上記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、上記第1の電極部と上記第2の電極部とが上記操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接される。
上記複数の第2の電極は、第3の幅を有する第3の電極部と、上記第3の幅よりも狭い第4の幅を有する第4の電極部とを有し、上記第3の電極部と上記第4の電極部とが上記操作面と平行な上記第1の方向と交差する第2の方向に交互に複数連接され、上記第4の電極部各々が上記第2の電極部と対向する。
上記検出手段は、上記第2の電極部と上記第4の電極部の間の静電容量の変化に基づいて上記操作面へ上記操作子が接近又は接触した位置を検出する。
上記操作面は、操作子により操作される。
上記複数の第1の電極は、第1の幅を有する第1の電極部と、上記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、上記第1の電極部と上記第2の電極部とが上記操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接される。
上記複数の第2の電極は、第3の幅を有する第3の電極部と、上記第3の幅よりも狭い第4の幅を有する第4の電極部とを有し、上記第3の電極部と上記第4の電極部とが上記操作面と平行な上記第1の方向と交差する第2の方向に交互に複数連接され、上記第4の電極部各々が上記第2の電極部と対向する。
上記検出手段は、上記第2の電極部と上記第4の電極部の間の静電容量の変化に基づいて上記操作面へ上記操作子が接近又は接触した位置を検出する。
操作面に操作子が接近すると、操作子と第1の電極及び第2の電極との間で静電結合が発生し、第1及び第2の電極間の静電容量が変化する。第1の電極と第2の電極の複数の交差箇所のうち、静電容量が変化した箇所から、操作子が接近している交差箇所が特定され、操作面における操作子の位置座標が検出される。
上記入力装置においては、第1の電極部よりも狭い第2の電極部と第3の電極部よりも狭い第4の電極部とが交差するように、上記第1及び第2の電極が形成されている。この構成により、第1の電極部と第3の電極部とが交差する場合に比べて、第2の電極部と第4の電極部とが交差する場合の方が、コンデンサの静電容量が小さくなる。また、第2及び第4の電極部に比べて、第1及び第3の電極部の方が、操作子との間の静電結合が大きくなる。したがって、上記入力装置によれば、操作面へ操作子が接近したときに、第1の電極と第2の電極とによって形成されるコンデンサの静電容量の変化量が大きくなることから、操作子の位置を高感度に検出することが可能である。
上記第2の電極部は、第1の電極部分と、上記第1の電極部分と離間した第2の電極部分とを有し、上記第4の電極部は、第3の電極部分と、上記第3の電極部分と離間した第4の電極部分とを有していてもよい。
この構成によれば、第2の電極部と第4の電極部の交差箇所において、第1の電極部分と第3の電極部分、第1の電極部分と第4の電極部分、第2の電極部分と第3の電極部分、第2の電極部分と第4の電極部分がそれぞれ対向する4つの領域が形成される。これにより、当該交差箇所において4つのコンデンサが形成され、コンデンサが一つの場合にくらべ、操作面上でより広い範囲で操作子の接近を検出することが可能となる。
この構成によれば、第2の電極部と第4の電極部の交差箇所において、第1の電極部分と第3の電極部分、第1の電極部分と第4の電極部分、第2の電極部分と第3の電極部分、第2の電極部分と第4の電極部分がそれぞれ対向する4つの領域が形成される。これにより、当該交差箇所において4つのコンデンサが形成され、コンデンサが一つの場合にくらべ、操作面上でより広い範囲で操作子の接近を検出することが可能となる。
上記第1の電極部分及び上記第2の電極部分は、上記第1の電極に設けられた第1の開口によって形成され、上記第3の電極部分及び上記第4の電極部分は、上記第2の電極に設けられた第2の開口によって形成されていてもよい。
この構成によれば、第1の電極に第1の開口を形成することにより、相互に離間した第1の電極部分と第2の電極部分とを形成することが可能となる。また、第2の電極に第2の開口を形成することにより、相互に離間した第3の電極部分と第4の電極部分とを形成することが可能となる。
この構成によれば、第1の電極に第1の開口を形成することにより、相互に離間した第1の電極部分と第2の電極部分とを形成することが可能となる。また、第2の電極に第2の開口を形成することにより、相互に離間した第3の電極部分と第4の電極部分とを形成することが可能となる。
上記第1の開口と上記第2の開口とは相互に対向していてもよい。
この構成によれば、第1の開口と第2の開口を相互に対向させることにより、第1の電極部分と第3の電極部分、第1の電極部分と第4の電極部分、第2の電極部分と第3の電極部分、第2の電極部分と第4の電極部分をそれぞれ対向させることが可能となる。
この構成によれば、第1の開口と第2の開口を相互に対向させることにより、第1の電極部分と第3の電極部分、第1の電極部分と第4の電極部分、第2の電極部分と第3の電極部分、第2の電極部分と第4の電極部分をそれぞれ対向させることが可能となる。
上記第2の開口は、上記第2の方向に間隔をおいて形成された第1の開口部と第2の開口部とを含み、上記第1の開口部は、上記第3の電極部分と対向し、上記第2の開口部は上記第4の電極部分と対向していてもよい。
この構成によれば、第1の電極部分と第3の電極部分、第1の電極部分と第4の電極部分、第2の電極部分と第3の電極部分、第2の電極部分と第4の電極部分がそれぞれ対向しつつ、その内部に第1の電極と対向しない第3の電極部を配置することが可能となる。これにより、第1の電極及び第2の電極とが対向する面積を小さくしつつ、操作子と第2の電極とが対向する面積を大きくすることが可能である。
この構成によれば、第1の電極部分と第3の電極部分、第1の電極部分と第4の電極部分、第2の電極部分と第3の電極部分、第2の電極部分と第4の電極部分がそれぞれ対向しつつ、その内部に第1の電極と対向しない第3の電極部を配置することが可能となる。これにより、第1の電極及び第2の電極とが対向する面積を小さくしつつ、操作子と第2の電極とが対向する面積を大きくすることが可能である。
上記第1の開口は、上記第1の方向に間隔をおいて形成された第1の開口部と第2の開口部とを含み、上記第1の開口部は、上記第1の電極部分と対向し、上記第2の開口部は、上記第2の電極部分と対向していてもよい。
この構成によれば、第1の電極部分と第3の電極部分、第1の電極部分と第4の電極部分、第2の電極部分と第3の電極部分、第2の電極部分と第4の電極部分がそれぞれ対向しつつ、その内部に第2の電極と対向しない第1の電極部を配置することが可能となる。これにより、第1の電極及び第2の電極とが対向する面積を小さくしつつ、操作子と第1の電極とが対向する面積を大きくすることが可能である。
この構成によれば、第1の電極部分と第3の電極部分、第1の電極部分と第4の電極部分、第2の電極部分と第3の電極部分、第2の電極部分と第4の電極部分がそれぞれ対向しつつ、その内部に第2の電極と対向しない第1の電極部を配置することが可能となる。これにより、第1の電極及び第2の電極とが対向する面積を小さくしつつ、操作子と第1の電極とが対向する面積を大きくすることが可能である。
上記第1及び第2の開口を形成する以外に、例えば、上記第2の電極部を上記第1の電極の縁部に設けられた第1の切り欠きによって形成し、上記第4の電極部を上記第2の電極の縁部に設けられた第2の切り欠きによって形成してもよい。
上記構成において、上記第2の電極部は、上記第1の方向に、上記第3の幅より大きい第1の長さを有し、上記第4の電極部は、上記第2の方向に、上記第1の幅より小さい第2の長さを有していてもよい。
この構成によれば、第3の電極部を、第1の電極の第1の切り欠きの内部に配置することが可能となる。これにより、第1の電極と第2の電極とが対向する面積を小さくしつつ、操作子と第2の電極とが対向する面積を大きくすることが可能である。
この構成によれば、第3の電極部を、第1の電極の第1の切り欠きの内部に配置することが可能となる。これにより、第1の電極と第2の電極とが対向する面積を小さくしつつ、操作子と第2の電極とが対向する面積を大きくすることが可能である。
上記第2の電極部は、上記第1の方向に、上記第3の幅より小さい第1の長さを有し、上記第4の電極部は、上記第2の方向に、上記第1の幅より大きい第2の長さを有していてもよい。
この構成によれば、第1の電極部を、第2の電極の第2の切り欠きの内部に配置することが可能となる。これにより、第1の電極と第2の電極とが対向する面積を小さくしつつ、操作子と第1の電極とが対向する面積を大きくすることが可能である。
この構成によれば、第1の電極部を、第2の電極の第2の切り欠きの内部に配置することが可能となる。これにより、第1の電極と第2の電極とが対向する面積を小さくしつつ、操作子と第1の電極とが対向する面積を大きくすることが可能である。
上記第1の電極及び上記第2の電極は、透明導電性材料からなり、上記入力装置は、上記操作面からみて上記第1の電極と上記第2の電極に囲まれた領域に配置された、上記透明導電性材料と同等の光学的特性を有する透明層をさらに具備していてもよい。
第1の電極及び第2の電極を、表示画面上に配置する場合、第1の電極及び第2の電極の光学特性により表示画面の視認性が低下する場合がある。第1の電極及び第2の電極が配置されていない領域に、第1の電極及び第2の電極と同等の光学特性を有する透明層を配置することにより、その視認性の低下を防止することが可能である。
第1の電極及び第2の電極を、表示画面上に配置する場合、第1の電極及び第2の電極の光学特性により表示画面の視認性が低下する場合がある。第1の電極及び第2の電極が配置されていない領域に、第1の電極及び第2の電極と同等の光学特性を有する透明層を配置することにより、その視認性の低下を防止することが可能である。
本発明の一形態に係る表示装置は、操作面と、複数の第1の電極と、複数の第2の電極と、検出手段と、表示部とを具備する。
上記操作面は、操作子により操作される。
上記複数の第1の電極は、第1の幅を有する第1の電極部と、上記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、上記第1の電極部と上記第2の電極部とが上記操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接される。
上記複数の第2の電極は、第3の幅を有する第3の電極部と、上記第3の幅よりも狭い第4の幅を有する第4の電極部とを有し、上記第3の電極部と上記第4の電極部とが上記操作面と平行な上記第1の方向と交差する第2の方向に交互に複数連接され、上記第4の電極部各々が上記第2の電極部と対向する。
上記検出手段は、上記第2の電極部と上記第4の電極部の間の静電容量の変化に基づいて上記操作面へ上記操作子が接近又は接触した位置を検出する。
上記表示部は、上記第1及び第2の電極を挟んで上記操作面と対向し、上記操作面に画像を表示させる。
上記操作面は、操作子により操作される。
上記複数の第1の電極は、第1の幅を有する第1の電極部と、上記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、上記第1の電極部と上記第2の電極部とが上記操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接される。
上記複数の第2の電極は、第3の幅を有する第3の電極部と、上記第3の幅よりも狭い第4の幅を有する第4の電極部とを有し、上記第3の電極部と上記第4の電極部とが上記操作面と平行な上記第1の方向と交差する第2の方向に交互に複数連接され、上記第4の電極部各々が上記第2の電極部と対向する。
上記検出手段は、上記第2の電極部と上記第4の電極部の間の静電容量の変化に基づいて上記操作面へ上記操作子が接近又は接触した位置を検出する。
上記表示部は、上記第1及び第2の電極を挟んで上記操作面と対向し、上記操作面に画像を表示させる。
上記表示装置においては、第1の電極部よりも狭い第2の電極部と第3の電極部よりも狭い第4の電極部とが交差するように、上記第1及び第2の電極が形成されている。この構成により、第1の電極部と第3の電極部とが交差する場合に比べて、第2の電極部と第4の電極部とが交差する場合の方が、コンデンサの静電容量が小さくなる。また、第2及び第4の電極部に比べて、第1及び第3の電極部の方が、操作子との間の静電結合が大きくなる。したがって、上記表示装置によれば、操作面へ操作子が接近したときに、第1の電極と第2の電極とによって形成されるコンデンサの静電容量の変化量が大きくなることから、操作子の位置を高感度に検出することが可能である。
本発明の別の形態に係る入力装置は、操作面と、第1の電極と、第2の電極と、検出手段とを具備する。
上記操作面は、操作子により操作される。
上記複数の第1の電極は、第1の幅を有する第1の電極部と、上記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、上記第1の電極部と上記第2の電極部とが上記操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接される。
上記複数の第2の電極は、第3の幅を有し、上記操作面と平行な上記第1の方向と交差する第2の方向に延び、上記第2の電極部と交差する。
上記検出手段は、上記第2の電極部と上記第2の電極の静電容量の変化に基づいて上記操作面へ上記操作子が接近又は接触した位置を検出する。
上記操作面は、操作子により操作される。
上記複数の第1の電極は、第1の幅を有する第1の電極部と、上記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、上記第1の電極部と上記第2の電極部とが上記操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接される。
上記複数の第2の電極は、第3の幅を有し、上記操作面と平行な上記第1の方向と交差する第2の方向に延び、上記第2の電極部と交差する。
上記検出手段は、上記第2の電極部と上記第2の電極の静電容量の変化に基づいて上記操作面へ上記操作子が接近又は接触した位置を検出する。
上記入力装置においては、第1の電極部よりも狭い第2の電極部と第2の電極が交差するように上記第1及び第2の電極が形成されている。この構成により、第1の電極部と第2の電極部とが交差する場合に比べて第1の電極と第2の電極とによって形成されるコンデンサの静電容量が小さく、操作子との間の静電結合が大きくなる。したがって、上記入力装置によれば、操作面へ操作子が接近したときに、第1の電極と第2の電極の静電容量の変化量が大きくなることから、操作子の位置を高感度に検出することが可能である。
上記第2の電極部は、上記第1の電極に設けられた第1の開口によって形成された、第1の電極部分と上記第1の電極部分と離間した第2の電極部分とを有してもよい。
この構成によれば、第1の電極に第1の開口を形成することにより、相互に離間した第1の電極部分と第2の電極部分とを形成することが可能となる。
この構成によれば、第1の電極に第1の開口を形成することにより、相互に離間した第1の電極部分と第2の電極部分とを形成することが可能となる。
本発明の別の形態に係る表示装置は、操作面と、第1の電極と、第2の電極と、検出手段と、表示部とを具備する。
上記操作面は、操作子により操作される。
上記複数の第1の電極は、第1の幅を有する第1の電極部と、上記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、上記第1の電極部と上記第2の電極部とが上記操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接される。
上記複数の第2の電極は、第3の幅を有し、上記操作面と平行な上記第1の方向と交差する第2の方向に延び、上記第2の電極部と交差する。
上記検出手段は、上記第2の電極部と上記第2の電極の静電容量の変化に基づいて上記操作面へ上記操作子が接近又は接触した位置を検出する。
上記表示部は、上記第1及び上記第2の電極を挟んで上記操作面と対向し、上記操作面に画像を表示させる。
上記操作面は、操作子により操作される。
上記複数の第1の電極は、第1の幅を有する第1の電極部と、上記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、上記第1の電極部と上記第2の電極部とが上記操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接される。
上記複数の第2の電極は、第3の幅を有し、上記操作面と平行な上記第1の方向と交差する第2の方向に延び、上記第2の電極部と交差する。
上記検出手段は、上記第2の電極部と上記第2の電極の静電容量の変化に基づいて上記操作面へ上記操作子が接近又は接触した位置を検出する。
上記表示部は、上記第1及び上記第2の電極を挟んで上記操作面と対向し、上記操作面に画像を表示させる。
上記表示装置においては、第1の電極部よりも狭い第2の電極部と第2の電極が交差するように上記第1及び第2の電極が形成されている。この構成により、第1の電極部と第2の電極部とが交差する場合に比べて第1の電極と第2の電極とによって形成されるコンデンサの静電容量が小さく、操作子との間の静電結合が大きくなる。したがって、上記入力装置によれば、操作面へ操作子が接近したときに、第1の電極と第2の電極の静電容量の変化量が大きくなることから、操作子の位置を高感度に検出することが可能である。
本発明によれば、高感度な位置検出が可能な入力装置及び表示装置を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る入力装置1の概略構成を示す図である。
以下、図1を参照して本実施形態の入力装置1について説明する。
本実施形態に係る入力装置1は、ディスプレイ等の表示画面上において、ユーザの指あるいはスタイラス等の操作子に指示された位置座標を操作対象機器に入力するものとする。
図1は、第1の実施形態に係る入力装置1の概略構成を示す図である。
以下、図1を参照して本実施形態の入力装置1について説明する。
本実施形態に係る入力装置1は、ディスプレイ等の表示画面上において、ユーザの指あるいはスタイラス等の操作子に指示された位置座標を操作対象機器に入力するものとする。
同図に示すように入力装置1は、4本のX軸電極2a、2b、2c及び2d、4本のY軸電極3a、3b、3c及び3d、信号発生回路4、スイッチ回路5、4つのセンサ回路6a、6b、6c及び6d、演算回路7を有する。
X軸電極2a〜2dが第1の電極に相当し、Y軸電極3a〜3dが第2の電極に相当する。信号発生回路4及びスイッチ回路5が電圧供給源に相当し、センサ回路6a〜6d及び演算回路7が検出部に相当する。信号発生回路4、スイッチ回路5、センサ回路6a〜6d及び演算回路7が検出回路(検出手段)に相当する。
X軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dはマトリクス状に操作面8に平行に配列されている。以下、操作面8上の一方向をX方向、X方向に直交する方向をY方向とし、X方向及びY方向に垂直な方向をZ方向とする。なお、本実施形態においては、X軸電極及びY軸電極はそれぞれ4本ずつ設けられているものとするが、その数は任意である。
X軸電極2a〜2dはX方向に沿って延在し、この順でY方向に配列されている。X軸電極2a〜2dは、ITO(Indium Tin Oxide)等の透明導電性材料からなる。
Y軸電極3a〜3dは、Y方向に沿って延在し、この順でX方向に配列されている。Y軸電極3a〜3dは、ITO等の透明導電性材料からなる。
Y軸電極3a〜3dは、Y方向に沿って延在し、この順でX方向に配列されている。Y軸電極3a〜3dは、ITO等の透明導電性材料からなる。
図2は、入力装置1の概略的な分解斜視図である。なお、信号発生回路4等の周辺回路の図示は省略されている。同図に示すように、X軸電極2a〜2dは第1の支持体9に設けられ、これらX軸電極と第1の支持体9とにより第1の電極基板10が構成される。Y軸電極3a〜3は第2の支持体11に設けられ、これらY軸電極と第2の支持体11とにより第2の電極基板12が構成される。X軸電極2a〜2dは、例えば第1の支持体9上に成膜されたITO膜をパターニングすることにより形成される。Y軸電極3a〜3dは、例えば第2の支持体11上に成膜されたITO膜をパターニングすることにより形成される。
第1の電極基板10と第2の電極基板12とは透明な絶縁性材料からなる接着層13を介して接合され、これにより入力装置1のパネル部14が構成される。パネル部14は、例えば図示しない透明な接着層を介して表示画面D(表示部)上に配置される。このようにして、入力装置1を備えた表示装置が構成される。ここで、第1の支持体9及び第2の支持体11はガラス基板等の透光性基板、PET(ポリエチレンテレフタレート)等の透光性樹脂フィルム、あるいはこれらの積層体等で構成される。このようなパネル部14の構成により、表示画面Dの表示画像がパネル部14を介して操作面8側から視認可能なように操作面8に表示される。表示部としては、典型的には、液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ等が用いられる。
このような構成により、X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dとはZ方向からみればそれぞれが操作面8上において交差するように配置され、互いに接触しない。これにより、X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dとが交差する箇所は、X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dとが絶縁体を介して対向するコンデンサとなる。
X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dとは、Z方向においてX軸電極2a〜2dがY軸電極3a〜3dよりも上方(手前)になるように配置されているものとするが、Y軸電極3a〜3dの方が上方になるように配置されてもよい。X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dの構成の詳細については後述する。
信号発生回路4は、スイッチ回路5に接続され、スイッチ回路5を介してY軸電極3a〜3dに供給される信号を発生する。信号発生回路4は、スイッチ回路5に接続されている。信号発生回路4は、パルス信号以外にも正弦信号等の他の周期的信号を発生するものであってもよい。
スイッチ回路5は、Y軸電極3a〜3dのそれぞれに接続され、信号発生回路4において発生された信号をY軸電極3a〜3dに供給する。スイッチ回路5は、4つのスイッチ20a、20b、20c及び20dを有する(図4参照)。スイッチ20aは信号発生回路4とY軸電極3aとを、スイッチ20bは信号発生回路4とY軸電極3bとを、スイッチ20cは信号発生回路4とY軸電極3cとを、スイッチ20dは信号発生回路4とY軸電極3とをそれぞれ開閉可能に接続する。
スイッチ回路5は、スイッチ20a〜20dを開閉することにより、信号発生回路4をY軸電極3a〜3dのいずれか一つと接続し、所定のタイミングで順次切り替える。ここでは、Y軸電極3a、Y軸電極3b、Y軸電極3c、Y軸電極3dの順で切り替え、再びY軸電極3aから順次切り替えていくものとする。
センサ回路6a〜6dはX軸電極2a〜2dのそれぞれに接続され、接続されたX軸電極2a〜2dに流れる電流から出力信号を生成する。センサ回路6a〜6dはそれぞれ演算回路7に接続され、演算回路7に出力信号を供給する。
センサ回路6a〜6dの回路構成について説明する。
図3は、センサ回路6aの回路構成を示す図である。センサ回路6b〜6dはセンサ回路6aと同様の構成を有するため、センサ回路6aについてのみ説明し、センサ回路6b〜6cについては説明を省略する。
図3は、センサ回路6aの回路構成を示す図である。センサ回路6b〜6dはセンサ回路6aと同様の構成を有するため、センサ回路6aについてのみ説明し、センサ回路6b〜6cについては説明を省略する。
センサ回路6aは、Nチャネル型FET(Field effect transistor)であるFET21及びFET22、コンデンサ23を有する。FET21のソースは接地され、ゲート及びドレインはX軸電極2aに接続されている。この接続は、センサ回路6bではX軸電極2bに、センサ回路6cではX軸電極2cに、センサ回路6dではX軸電極2dにそれぞれなされている。
FET21のゲートはさらにFET22のゲートと接続されている。FET22のソースは接地され、ドレインはコンデンサ23を介してVdd端子24に接続されている。FET22のドレインはさらに演算回路7に接続されている。
このような接続によりFET21及びFET22によりカレントミラー回路が構成される。即ち、FET21のドレイン−ソース電流に比例した電流がFET22のドレイン−ソース間を流れる。
このような接続によりFET21及びFET22によりカレントミラー回路が構成される。即ち、FET21のドレイン−ソース電流に比例した電流がFET22のドレイン−ソース間を流れる。
演算回路7はMPU(Micro Processing Unit)等であり、センサ回路6a〜6dからの出力信号を演算し、X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dの交差箇所のうち、静電容量の変化が閾値以下のものを特定する。演算回路7はこの特定された交差箇所を操作面8上の位置座標として、図示しない操作対象機器に出力する。
入力装置1の全体の回路構成について説明する。
図4は入力装置1の回路構成を示す模式図である。
同図に示すように、X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dのそれぞれの交差箇所に、対向するX軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dによってコンデンサCが形成されている。各コンデンサCはY軸電極3a〜3dのいずれかを介してスイッチ回路5に接続され、X軸電極2a〜2dのいずれかを介してセンサ回路6a〜6dに接続されている。
図4は入力装置1の回路構成を示す模式図である。
同図に示すように、X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dのそれぞれの交差箇所に、対向するX軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dによってコンデンサCが形成されている。各コンデンサCはY軸電極3a〜3dのいずれかを介してスイッチ回路5に接続され、X軸電極2a〜2dのいずれかを介してセンサ回路6a〜6dに接続されている。
X軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dの構成の詳細について説明する。なお、X軸電極2aとX軸電極2c〜2dとは同一の形状であるので、X軸電極2aについてのみ説明する。また、Y軸電極3aとY軸電極3c〜3dとは同一の形状であるので、Y軸電極3aについてのみ説明する。X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dの上下関係は、いずれが操作面8側であってもよいが、面積の大きい方が操作面8側とすることによって操作子Sとの静電結合が大きくなり好適である。
図5は、X軸電極2a及びY軸電極3aのそれぞれの構成を示す平面図である。図5(A)にはX軸電極2aの一部を拡大して示し、図5(B)にはY軸電極3aの一部を拡大して示す。
図5(A)に示すように、X軸電極2aは幅L1を有する第1の電極部30と、幅L1よりも狭い幅L2を有する第2の電極部31とを有する。第1の電極部30と第2の電極部31は、交互に複数連接されている。X軸電極2aにおいては、幅はX軸方向に垂直な方向(Y方向)とし、長さはX方向とする。
X軸電極2aには、Y軸電極3a〜3dと交差する箇所(4箇所)のそれぞれに第1の開口32が設けられている。第1の開口32は、長方形であるがこれに限られず、楕円形等であってもよい。第1の開口32は、幅L1より小さい幅と、後述するY軸電極3aの第3の電極部40の幅である幅L3より大きい長さを有する。第1の開口32によって、X軸電極2aに幅L5を有する第1の電極部分33と、第1の電極部分33と離間した幅L6を有する第2の電極部分34とが形成されている。幅L5と幅L6の和が幅L2であり、第1の電極部分33と第2の電極部分34とによって第2の電極部31が形成されている。なお、幅L5と幅L6とは同一でもよく、異なってもよい。
図5(B)に示すように、Y軸電極3aは幅L3を有する第3の電極部40と、幅L4よりも狭い幅L4を有する第4の電極部41とを有する。第3の電極部40と第4の電極部41は、交互に複数連接されている。Y軸電極3aにおいては、幅はY軸方向に垂直な方向(X方向)とし、長さはY方向とする。
Y軸電極3aには、X軸電極2a〜2dと交差する箇所(4箇所)のそれぞれに第2の開口42が設けられている。第2の開口42は、長方形であるがこれに限られず、楕円形等であってもよい。第2の開口42は、幅L3より小さい幅と、X軸電極2aの第1の電極部30の幅である幅L1より大きい長さを有する。第2の開口42によって、Y軸電極3aに幅L7を有する第3の電極部分43と、第3の電極部分43と離間した幅L8を有する第4の電極部分44とが形成されている。幅L7と幅L8の和が幅L4であり、第3の電極部分43と第4の電極部分44とによって第4の電極部41が形成されている。なお、幅L7と幅L8とは同一でもよく、異なってもよい。
図6は、X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dの構成を示す平面図である。図6(A)は操作面8の全体を示し、図6(B)はX軸電極2aとY軸電極3aの交差箇所を拡大した様子を示す。なお、図6(A)及び図6(B)においては、Y軸電極3a〜3dにハッチングを施してある。
これらの図に示すように、X軸電極2a〜2dに形成された第1の開口32とY軸電極3a〜3dに形成された第2の開口42は相互に対向するように配置される。上述したように、第1の開口32は第3の電極部40の幅L3より大きい長さを有し、第2の開口42は第1の電極部の幅L1より大きい長さを有する。このため、図6(A)及び図6(B)に示すように、交差箇所においては、第1の電極部分33と第3の電極部分43、第1の電極部分33と第4の電極部分44、第2の電極部分34と第3の電極部分43、第2の電極部分34と第4の電極部分44とがそれぞれ対向する。
即ち、X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dの交差箇所一箇所につき、X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dとが対向する4つの領域(以下、対向領域)が形成される。即ち、コンデンサCは、4つのより小さいコンデンサによって構成される。一方、X軸電極2a〜2dの第1の電極部30とY軸電極3a〜3dの第3の電極部40は対向しない。
4つの対向領域の面積の和は、第2の電極部31の幅L2と第4の電極部41の幅L4の積である。第1の電極部30と第3の電極部40とが対向するとすると、対向する領域の面積は幅L1と幅L3の積である。ここで、幅L2は幅L1より小さく、幅L4は幅L3より小さいので、4つの対向領域の面積の和は、第1の電極部30と第3の電極部40とが対向する場合の面積に比べ小さい。
以上のように構成された入力装置1の動作について説明する。
まず、操作面8に操作子Sが接近していない場合について説明する。
まず、操作面8に操作子Sが接近していない場合について説明する。
図7は、入力装置1の動作を示す模式図である。
信号発生回路4においてパルス信号(パルス電圧)Pが生成され、スイッチ回路5に入力される。スイッチ回路5においてスイッチ20a〜20dが制御され、いずれかのスイッチがY軸電極3a〜3dのいずれかと接続される。スイッチ回路5は、所定の時間経過後に接続されているスイッチを遮断し、別のスイッチを接続する。ここでは、スイッチ回路5においてスイッチ20aが接続され、即ちパルス信号PがY軸電極3aに入力されるものとする。
信号発生回路4においてパルス信号(パルス電圧)Pが生成され、スイッチ回路5に入力される。スイッチ回路5においてスイッチ20a〜20dが制御され、いずれかのスイッチがY軸電極3a〜3dのいずれかと接続される。スイッチ回路5は、所定の時間経過後に接続されているスイッチを遮断し、別のスイッチを接続する。ここでは、スイッチ回路5においてスイッチ20aが接続され、即ちパルス信号PがY軸電極3aに入力されるものとする。
X軸電極2aとY軸電極3aの交差箇所に形成されるコンデンサをコンデンサCaとする。同様にX軸電極2bとY軸電極3aについてコンデンサCb、X軸電極2cとY軸電極3aについてコンデンサCc、X軸電極2dとY軸電極3aについてコンデンサCdとする。
スイッチ20aが接続されると同時に、センサ回路6a〜6dのVdd端子24に電圧Vddが供給される。コンデンサCa〜Cdは充電されていないので、センサ回路6aから演算回路7への出力信号out1はVddである。センサ回路6bの出力信号out2、センサ回路6cの出力信号out3、センサ回路6dの出力信号out4も同様にVddである。
パルス信号PがY軸電極3aに入力されると、コンデンサCa〜Cdを介してX軸電極2a〜2dのそれぞれに電流が流れ、センサ回路6a〜6dのカレントミラー回路によって増幅される。増幅された電流はセンサ回路6a〜6dの各コンデンサ23を充電するため、各コンデンサ23の端子電圧が上昇し、出力out1〜4はVddから減少していく。
所定時間が経過すると、出力out1〜4がリセットされる。スイッチ回路5においてスイッチ20aが遮断され、センサ回路6a〜6dのVdd端子24が接地される。このため、出力out1〜4は最低レベルとなる。
次に、スイッチ回路5においてスイッチ20bが接続されると同時に、再びVdd端子24に電圧Vddが印加され、Y軸電極3bについて出力out1〜4が出力される。以下、同様に、リセットとY軸電極3a〜3dへのパルス信号Pへの印加が順に繰り返される。
操作面8に操作子Sが接近している場合について説明する。
操作子SがコンデンサCaに接近するとする。コンデンサCaに操作子Sが接近すると、コンデンサCaの近傍のX軸電極2a及びY軸電極3aと操作子Sとの間で静電結合が生じコンデンサCaの静電容量が変化する。この静電結合の詳細については後述する。
操作子SがコンデンサCaに接近するとする。コンデンサCaに操作子Sが接近すると、コンデンサCaの近傍のX軸電極2a及びY軸電極3aと操作子Sとの間で静電結合が生じコンデンサCaの静電容量が変化する。この静電結合の詳細については後述する。
この静電容量の変化により、パルス信号PがY軸電極3aに印加されているときに、コンデンサCaを介してX軸電極2aに流れる電流が、操作子Sが無いときと比較して小さくなる。これにより、センサ回路6aのコンデンサ23に充電される電荷が、操作子Sが無いときの電荷より小さくなり、端子電圧の上昇も遅くなる。その結果、操作子Sが無い場合に比べて出力out1の電圧の減少速度が小さくなり、その減少速度の変化が演算回路7によって検出される。以上のようにして、コンデンサCa付近への操作子Sの接近が検出される。
操作子Sが、Y軸電極3b〜3dのいずれかに接近している場合は、スイッチ回路6b〜6dによってそのY軸電極が接続されているときに、上述のようにして操作子Sの接近が演算回路7によって検出される。演算回路7は、このようにして、X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dの交差箇所のうち、操作子Sが接近している交差箇所、即ち、操作面8におけるZ−Y方向の位置座標を検出する。このように、センサ回路6a〜6dと演算回路7とによって、コンデンサCの静電容量の変化から操作子Sが接近している位置が検出される。演算回路7は、検出された位置座標を図示しない操作対象機器に入力する。また、演算回路7は、出力out1〜4の減少速度から、操作子Sと操作面8とのZ方向の距離を同時に検出することも可能である。
X軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dの形状と、これらによって構成されるコンデンサCと操作子Sとの静電結合の関係について説明する。
上述のように、本実施形態に係る入力装置1は、X軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dと操作子Sとの静電結合による、コンデンサCの静電容量の変化を利用して操作子Sの位置座標を検出する。このため、この静電容量の変化を大きくすることができれば、位置検出の感度を向上させることができる。
静電容量変化を大きくするために、X軸電極とY軸電極の幅を大きくし、これらの電極と操作子との静電結合を大きくすることが考えられる。
図8は、比較例に係る入力装置の感度と電極幅の関係を示すグラフである。
同図のグラフでは、X軸電極及びY軸電極は、それぞれ所定の幅を有し、その幅を大きくしていった場合の感度が示されている。3つのグラフは、矢印で示されている順に従ってX軸電極及びY軸電極の電極幅が大きくなっている。この場合、同図に示すようにX軸電極及びY軸電極の電極幅が大きくなるにつれて、感度が低下する。これは、X軸電極及びY軸電極の電極幅が大きくなるにつれて、X軸電極及びY軸電極と操作子の対向面積が増加するものの、X軸電極とY軸電極の対向面積も増加し、コンデンサの静電容量が増大することによる。コンデンサの静電容量が大きくなれば、操作子の接近による静電結合の影響が小さくなり、感度が低下する。
図8は、比較例に係る入力装置の感度と電極幅の関係を示すグラフである。
同図のグラフでは、X軸電極及びY軸電極は、それぞれ所定の幅を有し、その幅を大きくしていった場合の感度が示されている。3つのグラフは、矢印で示されている順に従ってX軸電極及びY軸電極の電極幅が大きくなっている。この場合、同図に示すようにX軸電極及びY軸電極の電極幅が大きくなるにつれて、感度が低下する。これは、X軸電極及びY軸電極の電極幅が大きくなるにつれて、X軸電極及びY軸電極と操作子の対向面積が増加するものの、X軸電極とY軸電極の対向面積も増加し、コンデンサの静電容量が増大することによる。コンデンサの静電容量が大きくなれば、操作子の接近による静電結合の影響が小さくなり、感度が低下する。
一方、X軸電極とY軸電極の幅を小さくした場合、コンデンサの静電容量が小さくなり、操作子の接近による静電結合の影響を受け易くなるものの、操作子とX軸電極及びY軸電極の対向面積が小さいために静電結合の大きさも小さくなり、同様に感度が低下する。
本実施形態に係る入力装置1では、X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dとが対向する領域の面積が小さいため、コンデンサCの静電容量は、第2の電極部31と第4の電極部41とが形成されない場合に比べて小さい。また、交差箇所の近傍において、幅の大きい第1の電極部30と第3の電極部40とが形成されているため、X軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dと操作子Sとの静電結合を大きくすることができる。このように、コンデンサCの静電容量を小さくしつつ、X軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dと操作子Sとの静電結合を大きくすることができるので、位置検出の感度を向上させることが可能である。
図9は、本実施形態に係る入力装置1の感度とX軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dの電極幅の関係を示すグラフである。同図に示すグラフでは、第1の電極部30の幅L1及び第3の電極部40の幅L3を次第に大きくしていった場合の感度が示されている。3つのグラフは、矢印で示されている順に従って幅L1及び幅L3が大きくなっている。この場合、同図に示すようにX軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dの電極幅が大きくなるにつれて、感度が向上する。
また、本実施形態に係る入力装置1では、X軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dのそれぞれの交差箇所において、これらが対向する4つの対向領域が形成される。このため、コンデンサCはより小さい4つのコンデンサに分散され、操作面8上で広い範囲において操作子Sの接近を検出することが可能となる。
なお、本実施形態に係るX軸電極2a〜2d又はY軸電極3a〜3dのいずれか一方を、なるべく幅が大きくなるように形成することで、その電極と操作子Sとの静電結合をより大きくすることが可能である。図19に、Y軸電極3a〜3dの幅をなるべく大きく形成した、X軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜2dの構成を示す。図19(A)は操作面8の全体を示し、図19(B)はX軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dの交差箇所を拡大した様子を示す。なお、図19(A)及び図19(B)においては、Y軸電極にハッチングを施してある。
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る入力装置について説明する。
本実施形態に係る入力装置は、第1の実施形態に係る入力装置1と、X軸電極及びY軸電極の形状が異なる。以下では、第1の実施形態と異なる箇所を中心として説明する。入力装置1と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
第2の実施形態に係る入力装置について説明する。
本実施形態に係る入力装置は、第1の実施形態に係る入力装置1と、X軸電極及びY軸電極の形状が異なる。以下では、第1の実施形態と異なる箇所を中心として説明する。入力装置1と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図10は、第2の実施形態に係る入力装置のX軸電極及びY軸電極の構成を示す平面図である。図10(A)は操作面8の全体を示し、図10(B)はX軸電極とY軸電極の交差箇所を拡大した様子を示す。なお、図10(A)及び図10(B)においては、Y軸電極にハッチングを施してある。
図10(A)に示すように、本実施形態に係る入力装置は、4本のX軸電極102a、102b、102c及び102d、4本のY軸電極103a、103b、103c及び103dを有する。本実施形態においては、X軸電極及びY軸電極はそれぞれ4本ずつ設けられているものとするが、その数は任意である。
X軸電極102aとX軸電極102c〜102dとは同一の形状であるので、X軸電極102aについてのみ説明する。また、Y軸電極103aとY軸電極103c〜103dとは同一の形状であるので、Y軸電極103aについてのみ説明する。
図11は、X軸電極102a及びY軸電極103aのそれぞれの構成を示す平面図である。図11(A)にはX軸電極102aの一部を拡大して示し、図11(B)にはY軸電極103aの一部を拡大して示す。
図11(A)に示すように、X軸電極102aは幅L1を有する第1の電極部130と、幅L1よりも狭い幅L2を有する第2の電極部131とを有する。第1の電極部130と第2の電極部131は、交互に複数連接されている。X軸電極102aにおいては、幅はX軸方向に垂直な方向(Y方向)とし、長さはX方向とする。
X軸電極102aには、Y軸電極103a〜103dと交差する箇所(4箇所)のそれぞれに第1の開口132が設けられている。第1の開口132は、長方形であるがこれに限られず、楕円形等であってもよい。第1の開口132は、幅L1より小さい幅と、後述するY軸電極103aの第3の電極部140の幅である幅L3より大きい長さを有する。第1の開口132によって、X軸電極102aに幅L5を有する第1の電極部分133と、第1の電極部分133と離間した幅L6を有する第2の電極部分134とが形成されている。幅L5と幅L6の和が幅L2であり、第1の電極部分133と第2の電極部分134とによって第2の電極部131が形成されている。なお、幅L5と幅L6とは同一でもよく、異なってもよい。
図11(B)に示すように、Y軸電極103aは幅L3を有する第3の電極部140と、幅L3よりも狭い幅L4を有する第4の電極部141を有する。第3の電極部140と第4の電極部141は、交互に複数連接されている。Y軸電極103aにおいては、幅はY軸方向に垂直な方向(X方向)とし、長さはY方向とする。
Y軸電極103aには、X軸電極102a〜102dと交差する箇所(4箇所)のそれぞれに第2の開口142が設けられている。第2の開口142は、第1の開口部142aと第2の開口部142bとを有する。第1の開口部142a及び第2の開口部142bは、長方形であるがこれに限られず、楕円形等であってもよい。第1の開口部142a及び第2の開口部142bは、X方向に間隔をおいて形成されている。第1の開口部142a及び第2の開口部142bは、それぞれ幅L3より小さい幅と、X軸電極102aの第1の電極部103の幅である幅L1より大きい長さを有する。第1の開口部142a及び第2の開口部142bによって、Y軸電極103aに幅L7を有する第3の電極部分143と、第3の電極部分143と離間した幅L8を有する第4の電極部分144と、第4の電極部分144と離間した幅L9を有する第5の電極部分145とが形成されている。幅L7、幅L8及び幅L9の和が幅L4であり、第3の電極部分143、第4の電極部分144及び第5の電極部分145によって第4の電極部141が形成されている。なお、幅L7と幅L8と幅L9とは同一でもよく、異なってもよい。
なお、X軸電極102a〜102dとY軸電極103a〜103dの形状は逆であってもよい。即ち、X軸電極102a〜102dの第1の開口132が第1の開口部142a及び第2の開口部142bに相当する2つの開口部を有し、Y軸電極103a〜103dの第2の開口142が第1の開口132に相当する単一の開口を有するものであってもよい。また、開口132に代えて、X軸電極102a〜102dにも、開口部142a、142bに相当する2つの開口部が形成されてもよい。
図10(A)及び(B)に示すように、X軸電極102a〜102dに形成された第1の開口132とY軸電極103a〜103dに形成された第1の開口部142a及び第2の開口部142bとは相互に対向するように配置される。上述したように、第1の開口132は第3の電極部140の幅L3より大きい長さを有し、第1の開口部142a及び第2の開口部142bは第1の電極部130の幅L1より大きい長さを有する。このため、図10(A)及び図10(B)に示すように、交差箇所においては、第1の電極部分133と第3の電極部分143、第1の電極部分133と第4の電極部分144、第1の電極部分133と第5の電極部分145がそれぞれ対向する。また、第2の電極部分134と第3の電極部分143、第2の電極部分134と第4の電極部分144、第2の電極部分134と第5の電極部分145がそれぞれ対向する。
即ち、X軸電極102a〜102dとY軸電極103a〜103dの交差箇所一箇所につき、X軸電極102a〜102dとY軸電極103a〜103dが対向する6つの対向領域が形成される。即ち、コンデンサCは、6つのより小さいコンデンサによって構成される。一方、X軸電極102a〜102dの第1の電極部130とY軸電極103a〜103dの第3の電極部140は対向しない。
6つの対向領域の面積の和は、第2の電極部131の幅L2と第4の電極部141の幅L4の積である。第1の電極部130と第3の電極部140とが対向するとすると、対向する領域の面積は幅L1と幅L3の積である。ここで、幅L2は幅L1より小さく、幅L4は幅L3より小さいので、6つの対向領域の面積の和は、第1の電極部130と第3の電極部140とが対向する場合の面積に比べ小さい。
本実施形態に係る入力装置では、X軸電極102a〜102dとY軸電極103a〜103dの交差箇所において、交差しない部分である第1の電極部130及び第3の電極部140より幅が小さい第2の電極部131と第4の電極部141とが形成されている。このため、コンデンサCの静電容量は、第2の電極部131と第4の電極部141とが形成されない場合に比べて小さい。また、交差箇所の近傍において、幅の大きい第1の電極部130と第3の電極部140とが形成されているため、X軸電極102a〜102d及びY軸電極103a〜103dと操作子Sとの静電結合を大きくすることができる。このように、コンデンサCの静電容量を小さくしつつ、X軸電極102a〜102d及びY軸電極103a〜103dと操作子Sとの静電結合を大きくすることができるので、位置検出の感度を向上させることが可能である。
また、本実施形態に係る入力装置では、第1の開口132によって、第1の電極部分133及び第2の電極部分134が形成されている。また、第1の開口部142a及び第2の開口部142bによって、第3の電極部分143、第4の電極部分144及び第5の電極部分145が形成されている。これにより、X軸電極102a〜102dとY軸電極103a〜103dのそれぞれの交差箇所では、これらが対向する6つの対向領域が形成される。このため、コンデンサCはより小さい6つのコンデンサに分散され、操作面8に沿ってより広い範囲において操作子Sの接近を検出することが可能となる。
本実施形態に係る入力装置では、相互に隣接する第3の電極部140が、第3の電極部分143、第4の電極部分144及び第5の電極部分145の3本の電極部分によって接続されるため、第4の電極部141を通過する電流の抵抗を低減することも可能である。
(第3の実施形態)
第3の実施形態に係る入力装置について説明する。
本実施形態に係る入力装置は、第1の実施形態に係る入力装置1と、X軸電極及びY軸電極の形状が異なる。以下では、第1の実施形態と異なる箇所を中心として説明する。入力装置1と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
第3の実施形態に係る入力装置について説明する。
本実施形態に係る入力装置は、第1の実施形態に係る入力装置1と、X軸電極及びY軸電極の形状が異なる。以下では、第1の実施形態と異なる箇所を中心として説明する。入力装置1と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図12は、第3の実施形態に係る入力装置のX軸電極及びY軸電極の構成を示す平面図である。図12(A)は操作面8の全体を示し、図12(B)はX軸電極とY軸電極の交差箇所を拡大した様子を示す。なお、図12(A)及び図12(B)においては、Y軸電極にハッチングを施してある。
図12(A)に示すように、本実施形態に係る入力装置は、4本のX軸電極202a、202b、202c及び202d、4本のY軸電極203a、203b、203c及び203dを有する。本実施形態においては、X軸電極及びY軸電極はそれぞれ4本ずつ設けられているものとするが、その数は任意である。
X軸電極202aとX軸電極202c〜202dとは同一の形状であるので、X軸電極202aについてのみ説明する。また、Y軸電極203aとY軸電極203c〜203dとは同一の形状であるので、Y軸電極203aについてのみ説明する。
図13は、X軸電極202a及びY軸電極203aのそれぞれの構成を示す平面図である。図13(A)にはX軸電極202aの一部を拡大して示し、図13(B)にはY軸電極203aの一部を拡大して示す。
図13(A)に示すように、X軸電極202aは幅L1を有する第1の電極部230と、幅L1よりも狭い幅L2を有する第2の電極部231とを有する。第1の電極部230と第2の電極部231とは、交互に複数連接されている。X軸電極202aにおいては、幅はX軸方向に垂直な方向(Y方向)とし、長さはX方向とする。
X軸電極202aには、Y軸電極203a〜203dと交差する箇所(4箇所)のそれぞれに第1の切り欠き232が設けられている。第1の切り欠き232は、第1の切り欠き部232aと第2の切り欠き部232bとを有する。第1の切り欠き部232aはX軸電極202aの一方の縁部に設けられ、第2の切り欠き部232bは反対側の縁部に設けられている。第1の切り欠き部232aと第2の切り欠き部232bとによってX軸電極202aに幅L2を有する第2の電極部231が形成されている。
図13(B)に示すように、Y軸電極203aは幅L3を有する第3の電極部240と、幅L3よりも狭い幅L4を有する第4の電極部241とを有する。第3の電極部240と第4の電極部241とは、交互に複数連接されている。Y軸電極203aにおいては、幅はY軸方向に垂直な方向(X方向)とし、長さはY方向とする。
Y軸電極203aには、X軸電極202a〜202dと交差する箇所(4箇所)のそれぞれに第2の切り欠き242が設けられている。第2の切り欠き242は、第3の切り欠き部242aと第4の切り欠き部242bとを有する。第3の切り欠き部242aはY軸電極203aの一方の縁部に設けられ、第4の切り欠き部242bは反対側の縁部に設けられている。第3の切り欠き部242aと第4の切り欠き部242bとによってY軸電極203aに幅L4を有する第4の電極部241が形成されている。
図12(A)及び(B)に示すように、X軸電極202a〜202dとY軸電極203a〜203dは、第2の電極部231と第4の電極部241とがそれぞれ対向し、第1の電極部230と第3の電極部240とが対向しないように配置される。
第2の電極部231と第4の電極部241とが対向する対向領域の面積は、幅L2と幅L4の積である。第1の電極部230と第3の電極部240とが対向するとすると、対向する領域の面積は幅L1と幅L3の積である。ここで、幅L2は幅L1より小さく、幅L4は幅L3より小さいので、対向領域の面積は、第1の電極部230と第3の電極部240とが対向する場合の面積に比べ小さい。
本実施形態に係る入力装置では、X軸電極202a〜202dとY軸電極203a〜203dの交差箇所において、交差しない部分である第1の電極部230及び第3の電極部240より幅が小さい第2の電極部231と第4の電極部241とが形成されている。このため、コンデンサCの静電容量は、第2の電極部231と第4の電極部241とが形成されない場合に比べて小さい。また、交差箇所の近傍において、幅の大きい第1の電極部230と第3の電極部240とが形成されているため、X軸電極202a〜202d及びY軸電極203a〜203dと操作子Sとの静電結合を大きくすることができる。このように、コンデンサCの静電容量を小さくしつつ、X軸電極202a〜202d及びY軸電極203a〜203dと操作子Sとの静電結合を大きくすることができるので、位置検出の感度を向上させることが可能である。
なお、第1の切り欠き232は、必ずしも第1の切り欠き部232a及び第2の切り欠き部232bの両方を有している必要はなく、X軸電極202a〜202dの片側だけに設けられてもよい。第2の切り欠き242も同様に、第3の切り欠き部242a及び第4の切り欠き部242bの両方を有している必要はなく、Y軸電極203a〜203dの片側だけに設けられてもよい。
図20に、第1の切り欠き232a及び第3の切り欠き242aのみが設けられているX軸電極202a〜202d及びY軸電極203a〜203dの構成を示す。図20(A)は操作面8の全体を示し、図20(B)はX軸電極202a〜202dとY軸電極203a〜203dの交差箇所を拡大した様子を示す。なお、図20(A)及び図20(B)においては、Y軸電極にハッチングを施してある。
(第4の実施形態)
第4の実施形態に係る入力装置について説明する。
本実施形態に係る入力装置は、第1の実施形態に係る入力装置1と、X軸電極及びY軸電極の形状が異なる。以下では、第1の実施形態と異なる箇所を中心として説明する。入力装置1と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
第4の実施形態に係る入力装置について説明する。
本実施形態に係る入力装置は、第1の実施形態に係る入力装置1と、X軸電極及びY軸電極の形状が異なる。以下では、第1の実施形態と異なる箇所を中心として説明する。入力装置1と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図14は、第4の実施形態に係る入力装置のX軸電極及びY軸電極の構成を示す平面図である。図14(A)は操作面8の全体を示し、図14(B)はX軸電極とY軸電極の交差箇所を拡大した様子を示す。なお、図14(A)及び図14(B)においては、Y軸電極にハッチングを施してある。
図14(A)に示すように、本実施形態に係る入力装置は、4本のX軸電極302a、302b、302c及び302d、4本のY軸電極303a、303b、303c及び303dを有する。本実施形態においては、X軸電極及びY軸電極はそれぞれ4本ずつ設けられているものとするが、その数は任意である。
X軸電極302aとX軸電極302c〜302dとは同一の形状であるので、X軸電極302aについてのみ説明する。また、Y軸電極303aとY軸電極303c〜303dとは同一の形状であるので、Y軸電極303aについてのみ説明する。
図15は、X軸電極302a及びY軸電極303aのそれぞれの構成を示す平面図である。図15(A)にはX軸電極302aの一部を拡大して示し、図15(B)にはY軸電極303aの一部を拡大して示す。
図15(A)に示すように、X軸電極302aは幅L1を有する第1の電極部330と、幅L1よりも狭い幅L2を有する第2の電極部331とを有する。第1の電極部330と第2の電極部331は、交互に複数連接されている。X軸電極302aにおいては、幅はX軸方向に垂直な方向(Y方向)とし、長さはX方向とする。第2の電極部331は、Y軸電極303aの第3の電極部340の幅L3より小さい第1の長さN1を有する。
X軸電極302aには、Y軸電極303a〜303dと交差する箇所(4箇所)のそれぞれに第1の切り欠き332が設けられている。第1の切り欠き332はX軸電極302aの一方の縁部に設けられ、第1の切り欠き部332によってX軸電極302aに第2の電極部331が形成されている。
図15(B)に示すように、Y軸電極303aは幅L3を有する第3の電極部340と、幅L3よりも狭い幅L4を有する第4の電極部341とを有する。第3の電極部340と第4の電極部341は、交互に複数連接されている。Y軸電極303aにおいては、幅はY軸方向に垂直な方向(X方向)とし、長さはY方向とする。第4の電極部341は、X軸電極302aの第1の電極部330の幅L1より大きい第2の長さN2を有する。
Y軸電極303aには、X軸電極302a〜302dと交差する箇所(4箇所)のそれぞれに第2の切り欠き342が設けられている。第2の切り欠き342はY軸電極303aの一方の縁部に設けられ、第2の切り欠き342によってY軸電極303aに第4の電極部341が形成されている。
なお、X軸電極302a〜302dとY軸電極303a〜303dの形状は逆であってもよい。即ち、X軸電極302a〜302dの第2の電極部331の長さが、第3の電極部340の幅L3より大きい長さであり、第4の電極部の長さがX軸電極302aの第1の電極部330の幅L1より小さい長さであってもよい。
図14(A)及び(B)に示すように、X軸電極302a〜302dとY軸電極303a〜303dとは、第2の電極部331と第4の電極部341とがそれぞれ対向し、第1の電極部330と第3の電極部340とが対向しないように配置される。
第2の電極部331が第3の電極部340の幅L3より小さい第1の長さN1を有し、第4の電極部341が第1の電極部330の幅L1より大きい第2の長さN2を有するので、第1の電極部330は、第2の切り欠き342の内部に配置される。
第2の電極部331と第4の電極部341とが対向する対向領域の面積は、幅L2と幅L4の積である。第1の電極部330と第3の電極部340とが対向するとすると、対向する領域の面積は幅L1と幅L3の積である。ここで、幅L2は幅L1より小さく、幅L4は幅L3より小さいので、対向領域の面積は、第1の電極部330と第3の電極部340とが対向する場合の面積に比べ小さい。
本実施形態に係る入力装置では、X軸電極302a〜302dとY軸電極303a〜303dの交差箇所において、交差しない部分である第1の電極部330及び第3の電極部340より幅が小さい第2の電極部331と第4の電極部341とが形成されている。このため、コンデンサCの静電容量は、第2の電極部331と第4の電極部341とが形成されない場合に比べて小さい。また、交差箇所の近傍において、幅の大きい第1の電極部330と第3の電極部340とが形成されているため、X軸電極302a〜302d及びY軸電極303a〜303dと操作子Sとの静電結合を大きくすることができる。本実施形態に係る第1の電極部330は、第2の切り欠き342の内部に配置されるため、第3の実施形態に係る第1の電極部230よりもさらに交差箇所に接近して配置されており、X軸電極302a〜302dと操作子Sとの静電結合もより大きくすることが可能である。このように、コンデンサCの静電容量を小さくしつつ、X軸電極302a〜302d及びY軸電極303a〜303dと操作子Sとの静電結合を大きくすることができるので、位置検出の感度を向上させることが可能である。
(第5の実施形態)
第5の実施形態に係る入力装置について説明する。
本実施形態に係る入力装置は、第1の実施形態に係る入力装置1と、X軸電極及びY軸電極の形状が異なる。以下では、第1の実施形態と異なる箇所を中心として説明する。入力装置1と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
第5の実施形態に係る入力装置について説明する。
本実施形態に係る入力装置は、第1の実施形態に係る入力装置1と、X軸電極及びY軸電極の形状が異なる。以下では、第1の実施形態と異なる箇所を中心として説明する。入力装置1と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図16は、第5の実施形態に係る入力装置のX軸電極及びY軸電極の構成を示す平面図である。図16(A)は操作面8の全体を示し、図16(B)はX軸電極とY軸電極の交差箇所を拡大した様子を示す。なお、図16(A)及び図16(B)においては、Y軸電極にハッチングを施してある。
図16(A)に示すように、本実施形態に係る入力装置は、4本のX軸電極402a、402b、402c及び402d、4本のY軸電極403a、403b、403c及び403dを有する。本実施形態においては、X軸電極及びY軸電極はそれぞれ4本ずつ設けられているものとするが、その数は任意である。
X軸電極402aとX軸電極402c〜402dとは同一の形状であるので、X軸電極402aについてのみ説明する。また、Y軸電極403aとY軸電極403c〜403dとは同一の形状であるので、Y軸電極403aについてのみ説明する。
図17は、X軸電極402a及びY軸電極403aのそれぞれの構成を示す平面図である。図17(A)にはX軸電極402aの一部を拡大して示し、図17(B)にはY軸電極403aの一部を拡大して示す。
図17(A)に示すように、X軸電極402aは幅L1を有する第1の電極部430と、幅L1よりも狭い幅L2を有する第2の電極部431とを有する。第1の電極部430と第2の電極部431とは、交互に複数連接されている。X軸電極402aにおいては、幅はX軸方向に垂直な方向(Y方向)とし、長さはX方向とする。
X軸電極402aには、Y軸電極403a〜403dと交差する箇所(4箇所)のそれぞれに第1の開口432が設けられている。第1の開口432は、長方形であるがこれに限られず、楕円形等であってもよい。第1の開口432は、幅L1より小さい幅と、後述するY軸電極403aの第3の電極部440の幅である幅L3より大きい長さを有する。第1の開口432によって、X軸電極402aに幅L5を有する第1の電極部分433と、第1の電極部分433と離間した幅L6を有する第2の電極部分434とが形成されている。幅L5と幅L6の和が幅L2であり、第1の電極部分433と第2の電極部分434とによって第2の電極部431が形成されている。なお、幅L5と幅L6とは同一でもよく、異なってもよい。
図17(B)に示すように、Y軸電極403aは幅L3を有する第3の電極部440と、幅L3よりも狭い幅L4を有する第4の電極部441とを有する。第3の電極部440と第4の電極部441とは、交互に複数連接されている。Y軸電極403aにおいては、幅はY軸方向に垂直な方向(X方向)とし、長さはY方向とする。
Y軸電極403aには、X軸電極402a〜402dと交差する箇所(4箇所)のそれぞれに第2の開口442が設けられている。第2の開口442は、第1の開口部442aと第2の開口部442bとを有する。第1の開口部442a及び第2の開口部442bは、長方形であるがこれに限られず、楕円形等であってもよい。第1の開口部442a及び第2の開口部442bは、Y方向に間隔をおいて形成されている。第1の開口部442aは、幅L3より小さい幅と、X軸電極402aの第1の電極部分433の幅L5より大きい長さを有する。第2の開口部442bは、幅L3より小さい幅と、X軸電極402aの第2の電極部分434の幅L6より大きい長さを有する。第1の開口部442a及び第2の開口部442bによって、Y軸電極403aに幅L7を有する2つの第3の電極部分443と、第3の電極部分443と離間した幅L8を有する2つの第4の電極部分444とが形成されている。また、第1の開口部442aと第2の開口部442bとに挟まれた第3の電極部440が形成されている。幅L7、幅L8の和が幅L4であり、第3の電極部分443及び第4の電極部分444によって第4の電極部441が形成されている。なお、幅L7と幅L8とは同一でもよく、異なってもよい。
なお、X軸電極402a〜402dとY軸電極403a〜403dの形状は逆であってもよい。即ち、X軸電極402a〜402dの第1の開口432が第1の開口部442a及び第2の開口部442bに相当する2つの開口部を有し、Y軸電極403a〜403dの第2の開口442が第1の開口432に相当する単一の開口を有するものであってもよい。
図16(A)及び(B)に示すように、X軸電極402a〜402dに形成された第1の開口432は、Y軸電極403a〜403dの、第1の開口部442aと第2の開口部442bとに挟まれた第3の電極部440と対向するように配置される。Y軸電極403a〜403dに形成された第1の開口部442aはX軸電極402a〜402dの第1の電極部分433と、第2の開口部442bはX第2の電極部分434と対向するように配置される。上述したように、第1の開口432は第3の電極部440の幅L3より大きい長さを有し、第1の開口部442a及び第2の開口部442bは第1の電極部430の幅L1より大きい長さを有する。このため、図16(A)及び図16(B)に示すように、交差箇所においては、第1の電極部分433と第3の電極部分443、第1の電極部分433と第4の電極部分444、第2の電極部分434と第3の電極部分443、第2の電極部分434と第4の電極部分444がそれぞれ対向する。また、第1の開口部442aと第2の開口部442bに挟まれた第3の電極部440は第1の開口432と対向する。
即ち、X軸電極402a〜402dとY軸電極403a〜403dの交差箇所一箇所につき、X軸電極402a〜402dとY軸電極403a〜403dとが対向する4つの対向領域が形成される。即ち、コンデンサCは、4つのより小さいコンデンサによって構成される。一方、X軸電極402a〜402dの第1の電極部430とY軸電極403a〜403dの第3の電極部440とは対向しない。
4つの対向領域の面積の和は、第2の電極部431の幅L2と第4の電極部441の幅L4の積である。第1の電極部430と第3の電極部440とが対向するとすると、対向する領域の面積は幅L1と幅L3の積である。ここで、幅L2は幅L1より小さく、幅L4は幅L3より小さいので、4つの対向領域の面積の和は、第1の電極部430と第3の電極部440が対向する場合の面積に比べ小さい。
本実施形態に係る入力装置では、X軸電極402a〜402dとY軸電極403a〜403dの交差箇所において、交差しない部分である第1の電極部430及び第3の電極部440より幅が小さい第2の電極部431と第4の電極部441とが形成されている。このため、コンデンサCの静電容量は、第2の電極部431と第4の電極部441とが形成されない場合に比べて小さい。また、交差箇所の近傍において、幅の大きい第1の電極部430と第3の電極部440とが形成されているため、X軸電極402a〜402d及びY軸電極403a〜403dと操作子Sとの静電結合を大きくすることができる。本実施形態に係る第3の電極部440は、第1の開口432と対向する位置にも配置されるため、第1の実施形態に係る第1の電極部30よりも操作子Sと第3の電極部440の対向面積が大きくなり、X軸電極402a〜402d及びY軸電極403a〜403dと操作子Sの静電結合をより大きくすることが可能である。このように、コンデンサCの静電容量を小さくしつつ、X軸電極402a〜402d及びY軸電極403a〜403dと操作子Sとの静電結合を大きくすることができるので、位置検出の感度を向上させることが可能である。
また、本実施形態に係る入力装置では、第1の開口432によって、第1の電極部分433及び第2の電極部分434が形成されている。また、第1の開口部442a及び第2の開口部442bによって、第3の電極部分443及び第4の電極部分444が形成されている。これにより、X軸電極402a〜402dとY軸電極403a〜403dのそれぞれの交差箇所では、これらが対向する4つの対向領域が形成される。このため、コンデンサCはより小さい4つのコンデンサに分散され、操作面8に沿ってより広い範囲において操作子Sの接近を検出することが可能となる。
(第6の実施形態)
第6の実施形態に係る入力装置について説明する。
本実施形態に係る入力装置は、上述した第1の実施形態に係る入力装置のパネル部14に透明層が追加されている。以下では、第1の実施形態と異なる箇所を中心として説明する。入力装置1と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
第6の実施形態に係る入力装置について説明する。
本実施形態に係る入力装置は、上述した第1の実施形態に係る入力装置のパネル部14に透明層が追加されている。以下では、第1の実施形態と異なる箇所を中心として説明する。入力装置1と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図18は、第6の実施形態に係る入力装置のX軸電極、Y軸電極及び透明層の構成を示す平面図である。図18(A)は操作面8の全体を示し、図18(B)はX軸電極とY軸電極の交差箇所を拡大した様子を示す。なお、図18(A)及び図18(B)においては、Y軸電極にハッチングを施してある。
これらの図に示すように、本実施形態に係る入力装置は、透明層500を有する。
透明層500は、図2に示した第1の支持体9のX軸電極2a〜2dと同一面上、又は第2の支持体11のY軸電極3a〜3dと同一面上に形成されている。これにより、図18(A)及び図18(B)に示すように、操作面8をZ方向からみると、透明層500はX軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dに囲まれた領域に配置されている。具体的には、透明層500は、X軸電極2a〜2dの第1の電極部30及びY軸電極3a〜3dの第3の電極部40に囲まれた領域と、第1の開口32及び第2の開口42の内部の領域とに形成されている。
透明層500は、図2に示した第1の支持体9のX軸電極2a〜2dと同一面上、又は第2の支持体11のY軸電極3a〜3dと同一面上に形成されている。これにより、図18(A)及び図18(B)に示すように、操作面8をZ方向からみると、透明層500はX軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dに囲まれた領域に配置されている。具体的には、透明層500は、X軸電極2a〜2dの第1の電極部30及びY軸電極3a〜3dの第3の電極部40に囲まれた領域と、第1の開口32及び第2の開口42の内部の領域とに形成されている。
透明層500は、X軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dと同等の光学的特性を有する材料によって形成されている。ここで、光学的特性とは、屈折率、光透過率等を意味する。本実施形態では、X軸電極2a〜2d及びY軸電極が3a〜3dはITOからなるため、透明層500もITOによって形成される。勿論、透明層500は、ITO以外の材料によって形成されてもよい。
透明層500は、例えば、第1の支持体9上に成膜されたITO膜をパターニングすることで、X軸電極2a〜2dとともに形成することが可能である。また、透明層500は、第2の支持体11上に成膜されたITO膜をパターニングすることで、Y軸電極3a〜3dとともに形成してもよい。
X軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dは、ITO等の透明導電性材料によって形成されているが、透明導電性材料であっても、表示画面Dから出射される光に対していくらかの影響を与える。このため、X軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dによって表示画面Dの視認性が低下する場合がある。本実施形態に係る入力装置では、X軸電極2a〜3d及びY軸電極3a〜3dに囲まれた領域に、これらの電極の材料と同等の光学的特性を有する透明層500が配置されるため、操作面8に沿った光学的特性を一様にすることができる。これにより、X軸電極2a〜2d及びY軸電極3a〜3dによる視認性の低下を防止することが可能である。
透明層500は、上記各領域において、複数の小片に分割されている。透明層500が分割されていない場合、透明層500は導電性を有するため、透明層500と操作子Sとの間で静電結合が発生し、透明層500を通じて近接するX軸電極2a〜2dとY軸電極3a〜3dの交差箇所に形成されるコンデンサの静電容量変化に影響が生じる。透明層500を分割することにより、小片に近接するコンデンサにのみ、透明層500と操作子Sとの静電結合による影響が生じるため、操作子Sによって指示された位置を高感度に検出することが可能となる。なお、透明層が非導電性である場合、小片に分割しなくてもよい。
上述の各実施形態に係る入力装置においても、同様に透明層を配置することが可能である。
図21は、第3の実施形態に係る入力装置に透明層500を配置した場合の、X軸電極202a〜202d、Y軸電極203a〜203dおよび透明層500の構成を示す平面図である。図21(A)は操作面8の全体を示し、図21(B)はX軸電極202a〜202dとY軸電極203a〜203dの交差箇所を拡大した様子を示す。図21(A)及び21(B)においては、Y軸電極にハッチングを施してある。
図21は、第3の実施形態に係る入力装置に透明層500を配置した場合の、X軸電極202a〜202d、Y軸電極203a〜203dおよび透明層500の構成を示す平面図である。図21(A)は操作面8の全体を示し、図21(B)はX軸電極202a〜202dとY軸電極203a〜203dの交差箇所を拡大した様子を示す。図21(A)及び21(B)においては、Y軸電極にハッチングを施してある。
透明層500は、X軸電極202a〜202dの第1の電極部230及びY軸電極203a〜203dの第3の電極部240に囲まれた領域と、第1の切り欠き232及び第2の切り欠き242の内部の領域とに形成されている。また、透明層500は複数の小片に分割されている。
図22は、第3の実施形態の変形例に係る入力装置に透明層500を配置した場合の、X軸電極202a〜202d、Y軸電極203a〜203dおよび透明層500の構成を示す平面図である。図22(A)は操作面8の全体を示し、図22(B)はX軸電極202a〜202dとY軸電極203a〜203dの交差箇所を拡大した様子を示す。図22(A)及び22(B)においては、Y軸電極にハッチングを施してある。
透明層500は、X軸電極202a〜202dの第1の電極部230及びY軸電極203a〜203dの第3の電極部240に囲まれた領域と、第1の切り欠き部232a及び第3の切り欠き部242aの内部の領域とに形成されている。また、透明層500は複数の小片に分割されている。
図23は、第4の実施形態の変形例に係る入力装置に透明層500を配置した場合の、X軸電極302a〜302d、Y軸電極303a〜303dおよび透明層500の構成を示す平面図である。図23(A)は操作面8の全体を示し、図23(B)はX軸電極302a〜302dとY軸電極303a〜303dの交差箇所を拡大した様子を示す。図23(A)及び23(B)においては、Y軸電極にハッチングを施してある。
透明層500は、X軸電極302a〜302dの第1の電極部330及びY軸電極303a〜303dの第3の電極部340に囲まれた領域に形成されている。また、透明層500は複数の小片に分割されている。
図24は、第5の実施形態に係る入力装置に透明層500を配置した場合の、X軸電極402a〜402d、Y軸電極403a〜403dおよび透明層500の構成を示す平面図である。図24(A)は操作面8の全体を示し、図23(B)はX軸電極402a〜402dとY軸電極403a〜403dの交差箇所を拡大した様子を示す。図24(A)及び24(B)においては、Y軸電極にハッチングを施してある。
透明層500は、X軸電極402a〜402dの第1の電極部430及びY軸電極403a〜403dの第3の電極部440に囲まれた領域に形成されている。また、透明層500は複数の小片に分割されている。
いずれの場合であっても、X軸電極及びY軸電極の光学的特性による視認性の低下を、透明層500によって防止することが可能である。
(第7の実施形態)
第7の実施形態に係る入力装置について説明する。
本実施形態に係る入力装置は、第1の実施形態に係る入力装置1と、X軸電極及びY軸電極の形状が異なる。以下では、第1の実施形態と異なる箇所を中心として説明する。入力装置1と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
第7の実施形態に係る入力装置について説明する。
本実施形態に係る入力装置は、第1の実施形態に係る入力装置1と、X軸電極及びY軸電極の形状が異なる。以下では、第1の実施形態と異なる箇所を中心として説明する。入力装置1と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
図25は、第7の実施形態に係る入力装置のX軸電極及びY軸電極の構成を示す平面図である。図25(A)は操作面8の全体を示し、図25(B)はX軸電極とY軸電極の交差箇所を拡大した様子を示す。なお、図25(A)及び図25(B)においては、X軸電極にハッチングを施してある。
図25(A)に示すように、本実施形態に係る入力装置は、4本のX軸電極502a、502b、502c及び502d、4本のY軸電極503a、503b、503c及び503dを有する。本実施形態においては、X軸電極及びY軸電極はそれぞれ4本ずつ設けられているものとするが、その数は任意である。
X軸電極502aとX軸電極502c〜502dとは同一の形状であるので、X軸電極502aについてのみ説明する。また、Y軸電極503aとY軸電極503c〜503dとは同一の形状であるので、Y軸電極503aについてのみ説明する。
図26は、X軸電極502a及びY軸電極503aのそれぞれの構成を示す平面図である。図26(A)にはX軸電極502aの一部を拡大して示し、図26(B)にはY軸電極503aの一部を拡大して示す。
図26(A)に示すように、X軸電極502aは幅L1を有する第1の電極部530と、幅L1よりも狭い幅L2を有する第2の電極部531とを有する。第1の電極部530と第2の電極部531とは、交互に複数連接されている。X軸電極502aにおいては、幅はX軸方向に垂直な方向(Y方向)とし、長さはX方向とする。
X軸電極502aには、Y軸電極503a〜503dと交差する箇所(4箇所)のそれぞれに第1の開口532が設けられている。第1の開口532は、八角形であるがこれに限られず、方形、楕円形等であってもよい。第1の開口532は、幅L1より小さい幅と、後述するY軸電極503aの第3の幅である幅L3より大きい長さを有する。第1の開口532によって、X軸電極502aに幅L5を有する第1の電極部分533と、第1の電極部分533と離間した幅L6を有する第2の電極部分534とが形成されている。幅L5と幅L6の和が幅L2であり、第1の電極部分533と第2の電極部分534とによって第2の電極部531が形成されている。なお、幅L5と幅L6とは同一でもよく、異なってもよい。
図26(B)に示すように、Y軸電極503aは幅L3を有する。Y軸電極503aにおいては、幅はY軸方向に垂直な方向(X方向)とし、長さはY方向とする。
なお、X軸電極502a〜502dとY軸電極503a〜503dの形状は逆であってもよい。即ち、Y軸電極503a〜503dに第1の開口532に相当する開口が形成されてもよい。
図25(A)及び(B)に示すように、X軸電極502a〜502dに形成された第1の開口532は、Y軸電極503a〜503dと対向するように配置される。上述したように、第1の開口532はY軸電極503a〜503dの幅L3より大きい長さを有する。このため、図25(A)及び図25(B)に示すように、交差箇所においては、第1の電極部分533及び第2の電極部分534とY軸電極503a〜503dがそれぞれ対向する。
本実施形態に係る入力装置では、X軸電極502a〜502dとY軸電極503a〜503dの交差箇所において、交差しない部分である第1の電極部530より幅が小さい第2の電極部531が形成されている。このため、コンデンサCの静電容量は、第2の電極部531が形成されない場合に比べて小さい。また、交差箇所の近傍において、幅の大きい第1の電極部530が形成されているため、X軸電極502a〜502d及びY軸電極503a〜503dと操作子Sとの静電結合を大きくすることができる。このように、コンデンサCの静電容量を小さくしつつ、X軸電極502a〜502d及びY軸電極503a〜503dと操作子Sとの静電結合を大きくすることができるので、位置検出の感度を向上させることが可能である。
本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更され得る。
上述した各実施形態において、X軸電極とY軸電極は操作面上で直交するものとしたがこれに限られず、X軸電極とY軸電極は操作面上で斜めに交差するものであってもよい。
上述した各実施形態において、X軸電極及びY軸電極は透明導電性材料から形成され、パネル部は表示画面上に配置されるものとしたがこれに限られず、タッチパッドのようにパネル部が表示画面上に配置されないものであってもよい。この場合、X軸電極及びY軸電極は、金属等の不透明な導電性材料であってもよい。
上述した各実施形態においてITO膜をパターニングしてX軸電極及びY軸電極を形成したが、これ以外に、スクリーン印刷法等によって、X軸電極及びY軸電極を形成してもよい。
上述した各実施形態において、信号発生回路は、パルス電圧を発生するものとしたがこれに限られず、直流電圧あるいは高周波電圧を発生するものであってもよい。
上述した各実施形態において、入力装置は第1の電極と第2の電極の間で形成されるコンデンサの容量変化を基に操作子の位置を検出するものとしたがこれに限られない。入力装置は第1の電極と操作子及び第2の電極と操作子のそれぞれの間で形成されるコンデンサの容量(浮遊容量)の変化を基に操作子の位置を検出するものとすることも可能である。
上述した各実施形態において、パネル部と表示画面の間には、表示画面から放出される電磁波を遮蔽するためのシールド板がさらに設けられてもよい。
1…入力装置
2a、2b、2c、2d、102a、102b、102c、102d、202a、202b、202c、202d、302a、302b、302c、302d、402a、402b、402c、402d、502a、502b、502c、502d…X軸電極
3a、3b、3c、3d、103a、103b、103c、103d、203a、203b、203c、203d、301a、303b、303c、303d、403a、403b、403c、403d、503a、503b、503c、503d…Y軸電極
4…信号発生回路
5…スイッチ回路
6a、6b、6c、6b…センサ回路
7…演算回路
8…操作面
30、130、230、330、430、530…第1の電極部
31、131、231、331、431、531…第2の電極部
32、132、432、532…第1の開口
33、133、433、533…第1の電極部分
34、134、434、534…第2の電極部分
40、140、240、340、440…第3の電極部
41、141、241、341、441…第4の電極部
42、142、442…第2の開口
43、143、443…第3の電極部分
44、144、444…第4の電極部分
142a、442a…第1の開口部
142b、442b…第2の開口部
232、332…第1の切り欠き
242、342…第2の切り欠き
500…透明層
D…表示画面
2a、2b、2c、2d、102a、102b、102c、102d、202a、202b、202c、202d、302a、302b、302c、302d、402a、402b、402c、402d、502a、502b、502c、502d…X軸電極
3a、3b、3c、3d、103a、103b、103c、103d、203a、203b、203c、203d、301a、303b、303c、303d、403a、403b、403c、403d、503a、503b、503c、503d…Y軸電極
4…信号発生回路
5…スイッチ回路
6a、6b、6c、6b…センサ回路
7…演算回路
8…操作面
30、130、230、330、430、530…第1の電極部
31、131、231、331、431、531…第2の電極部
32、132、432、532…第1の開口
33、133、433、533…第1の電極部分
34、134、434、534…第2の電極部分
40、140、240、340、440…第3の電極部
41、141、241、341、441…第4の電極部
42、142、442…第2の開口
43、143、443…第3の電極部分
44、144、444…第4の電極部分
142a、442a…第1の開口部
142b、442b…第2の開口部
232、332…第1の切り欠き
242、342…第2の切り欠き
500…透明層
D…表示画面
Claims (15)
- 操作子により操作される操作面と、
第1の幅を有する第1の電極部と、前記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、前記第1の電極部と前記第2の電極部とが前記操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接された複数の第1の電極と、
第3の幅を有する第3の電極部と、前記第3の幅よりも狭い第4の幅を有する第4の電極部とを有し、前記第3の電極部と前記第4の電極部とが前記操作面と平行な前記第1の方向と交差する第2の方向に交互に複数連接され、前記第4の電極部各々が前記第2の電極部と対向する複数の第2の電極と、
前記第2の電極部と前記第4の電極部の間の静電容量の変化に基づいて前記操作面へ前記操作子が接近又は接触した位置を検出する検出手段と
を具備する入力装置。 - 請求項1に記載の入力装置であって、
前記第2の電極部は、第1の電極部分と、前記第1の電極部分と離間した第2の電極部分とを有し、
前記第4の電極部は、第3の電極部分と、前記第3の電極部分と離間した第4の電極部分とを有する
入力装置。 - 請求項2に記載の入力装置であって、
前記第1の電極部分及び前記第2の電極部分は、前記第1の電極に設けられた第1の開口によって形成され、
前記第3の電極部分及び前記第4の電極部分は、前記第2の電極に設けられた第2の開口によって形成されている
入力装置。 - 請求項3に記載の入力装置であって、
前記第1の開口と前記第2の開口とは相互に対向する
入力装置。 - 請求項3に記載の入力装置であって、
前記第1の開口は、前記第1の方向に間隔をおいて形成された第1の開口部と第2の開口部とを含み、
前記第1の開口部は、前記第3の電極部分と対向し、前記第2の開口部は、前記第4の電極部分と対向する
入力装置。 - 請求項3に記載の入力装置であって、
前記第2の開口は、前記第2の方向に間隔をおいて形成された第1の開口部と第2の開口部とを含み、
前記第1の開口部は、前記第1の電極部分と対向し、前記第2の開口部は、前記第2の電極部分と対向する
入力装置。
入力装置。 - 請求項1に記載の入力装置であって、
前記第2の電極部は、前記第1の電極の縁部に設けられた第1の切り欠きによって形成され、
前記第4の電極部は、前記第2の電極の縁部に設けられた第2の切り欠きによって形成されている
入力装置。 - 請求項7に記載の入力装置であって、
前記第2の電極部は、前記第1の方向に、前記第3の幅より大きい第1の長さを有し、
前記第4の電極部は、前記第2の方向に、前記第1の幅より小さい第2の長さを有する
入力装置。 - 請求項7に記載の入力装置であって、
前記第2の電極部は、前記第1の方向に、前記第3の幅より小さい第1の長さを有し、
前記第4の電極部は、前記第2の方向に、前記第1の幅より大きい第2の長さを有する
入力装置。 - 請求項1に記載の入力装置であって、
前記第1の電極及び前記第2の電極は、透明導電性材料からなり、
前記入力装置は、前記操作面からみて前記第1の電極と前記第2の電極に囲まれた領域に配置された、前記透明導電性材料と同等の光学的特性を有する透明層をさらに具備する
入力装置。 - 請求項1に記載の入力装置であって、
前記第2の電極部と前記第4の電極部との個々の交差部は、前記第2の電極部と前記第4の電極部とが対向する複数の領域を有する
入力装置。 - 操作子により操作される操作面と、
第1の幅を有する第1の電極部と、前記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、前記第1の電極部と前記第2の電極部とが前記操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接された複数の第1の電極と、
第3の幅を有する第3の電極部と、前記第3の幅よりも狭い第4の幅を有する第4の電極部とを有し、前記第3の電極部と前記第4の電極部とが前記操作面と平行な前記第1の方向と交差する第2の方向に交互に複数連接され、前記第4の電極部各々が前記第2の電極部と対向する複数の第2の電極と、
前記第2の電極部と前記第4の電極部の間の静電容量の変化に基づいて前記操作面へ前記操作子が接近又は接触した位置を検出する検出手段と、
前記第1及び前記第2の電極を挟んで前記操作面と対向し、前記操作面に画像を表示させる表示部と
を具備する表示装置。 - 操作子により操作される操作面と、
第1の幅を有する第1の電極部と、前記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、前記第1の電極部と前記第2の電極部とが前記操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接された複数の第1の電極と、
第3の幅を有し、前記操作面と平行な前記第1の方向と交差する第2の方向に延び、前記第2の電極部と交差する複数の第2の電極と、
前記第2の電極部と前記第2の電極の静電容量の変化に基づいて前記操作面へ前記操作子が接近又は接触した位置を検出する検出手段と
を具備する入力装置。 - 請求項13に記載の入力装置であって、
前記第2の電極部は、前記第1の電極に設けられた第1の開口によって形成された、第1の電極部分と前記第1の電極部分と離間した第2の電極部分とを有する
入力装置。 - 操作子により操作される操作面と、
第1の幅を有する第1の電極部と、前記第1の幅よりも狭い第2の幅を有する第2の電極部とを有し、前記第1の電極部と前記第2の電極部とが前記操作面と平行な第1の方向に交互に複数連接された複数の第1の電極と、
第3の幅を有し、前記操作面と平行な前記第1の方向と交差する第2の方向に延び、前記第2の電極部と交差する複数の第2の電極と、
前記第2の電極部と前記第2の電極の静電容量の変化に基づいて前記操作面へ前記操作子が接近又は接触した位置を検出する検出手段と、
前記第1及び前記第2の電極を挟んで前記操作面と対向し、前記操作面に画像を表示させる表示部と
を具備する表示装置。
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