JP2012095180A

JP2012095180A - 入力装置

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Publication number: JP2012095180A
Application number: JP2010241841A
Authority: JP
Inventors: Naoki Nakamura; 直樹中村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2012-05-17
Anticipated expiration: 2030-10-28
Also published as: CN102467311B; US8743084B2; JP5533558B2; CN102467311A; US20120105369A1

Abstract

【課題】外部の影響をできる限り受けない状態でタッチセンサーの調整を行う。
【解決手段】入力装置は、該入力装置の操作面である外側に面する基材と、該入力装置
の操作面とは反対側である内側に前記基材に対向配置される基板と、前記基板に誘電体の
部材を介して前記基材と対向配置され静電容量を検出する一以上の第一パッドと、前記基
板に空気層を介して前記基材と対向配置され静電容量を検出する一以上の第二パッドと、
前記第一パッド及び前記第二パッドに接続され、前記第一パッド及び前記第二パッドを制
御する制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電容量方式のタッチセンサーを備える入力装置に関する。

静電容量の変化を検出することにより、ユーザーの指などのタッチを検出する静電容量
方式のタッチセンサー（タッチパネル、タッチパッド、タッチスイッチなどを含む。）が
知られている（例えば、特許文献１）。このタッチセンサーは、例えば、電子機器の筐体
の操作パネルに使用され、ユーザーの手入力を受け付ける入力装置として電子機器を機能
させる。

タッチセンサーには、具体的には、例えば、静電容量を検出して出力するパッドと、パ
ッドから出力された静電容量の変化を検出してＣＰＵ等に出力するコントローラー（例え
ば、コントロールＩＣ）とが含まれる。コントローラーは、例えば、パッドから出力され
る信号をＣＰＵで処理可能な信号（例えば、電位を示す値や周波数）に変換して出力する
。

特開２００８−５２５８３号公報

ところで、電子機器の特性や、パッドやコントローラーの特性は、個体によって異なる
。そのため、静電容量という微小な変化の検出にあたっては、それらの個体ごとの特性が
大きく影響し、各電子機器間では、コントローラーにより測定される値にばらつきが発生
する。

ばらつきの発生によりタッチを検出できないといった電子機器の不具合をなくすため、
電子機器の製造工程においては、タッチセンサーを電子機器に取り付けた後、その調整が
行われる。タッチセンサーの調整では、例えば、パッドに指やその他の物体が接近又は接
触していない状態（ＯＦＦ状態）でそのパッドの出力値を測定し、その測定値が予め定め
られている基準値（ＯＦＦ状態と判定するための適正値）に達することができる補正値（
例えば、ゲインを調整するための補正値）を算出し、不揮発性メモリーなどに記憶してお
く。その後、パッドの出力は、コントロールＩＣ及びＣＰＵの少なくとも一方の処理によ
って、この補正値に基づいて補正（例えば、ゲイン調整）が行われ、適切な値が測定され
ようになる。

しかしながら、電子機器の製造工程においては、タッチセンサーの調整の際に、指や工
具その他の物体がパッドに接近又は接触し、適切に測定値を得ることができない場合があ
る。すると、適切な補正値が得られず、その結果、タッチセンサーの不具合が起きること
となる。

そこで、本発明は、外部の影響をできる限り受けない状態でタッチセンサーの調整を行
うことを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明の一態様は、
入力装置であって、
該入力装置の操作面である外側に面する基材と、
該入力装置の操作面とは反対側である内側に、前記基材に対向配置される基板と、
前記基板に、誘電体の部材を介して前記基材と対向配置され、静電容量を検出する一以
上の第一パッドと、
前記基板に、空気層を介して前記基材と対向配置され、静電容量を検出する一以上の第
二パッドと、
前記第一パッド、及び前記第二パッドに接続され、前記第一パッド、及び前記第二パッ
ドを制御する制御部と、を備える、
ことを特徴とする。

ここで、前記第二パッドは、前記制御部又は前記制御部に接続されるＣＰＵが前記第二
パッドの出力に基づいて前記第一パッドの出力を調整する補正値を求めるためのパッドで
ある、ことを特徴としていてもよい。

また、前記第二パッドは、前記基板の前記基材と対向する面に配置される、ことを特徴
としていてもよい。

また、前記第二パッドは、前記基板の前記基材と対向する面とは反対の面に配置される
、
ことを特徴としていてもよい。

また、前記誘電体の部材は、前記基材と接するとともに、前記第一パッドと接する、こ
とを特徴としていてもよい。

また、前記第二パッドは、その出力の測定条件が前記第一パッドよりも悪い位置に配置
される、ことを特徴としていてもよい。

また、前記第二パッドと前記制御部とを接続する配線は、前記第一パッドと前記制御部
とを接続する配線よりも長い、ことを特徴としていてもよい。

また、前記誘電体の部材は、導光体であり、前記基板に配置された光源の光を前記基材
へ導き、前記基材の前記誘電体の部材に対応する部分は、前記光源の光を透過する、こと
を特徴としていてもよい。

また、前記入力装置は、プリンター、スキャナー、コピー機、複合機のいずれか一つの
電子機器である、ことを特徴としていてもよい。

本発明の第一実施形態に係るタッチセンサー基板の概略構成例を示す図である。本発明の第一実施形態に係る電子機器とタッチセンサー基板の関係を説明する図である。本発明の第一実施形態の変形例に係る電子機器とタッチセンサー基板の関係を示す図である。従来のタッチセンサー基板の概略構成例を示す図である。従来の電子機器とタッチセンサー基板の関係を説明する図である。

以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態では、タッチセンサーを備える入力装置は、例えば、プリンター、スキャナ
ー、コピー機、複合機などの電子機器である。電子機器は、例えば、その筐体（筐体の外
側、操作面）にユーザーが電子機器への入力を行うための操作パネル領域を備える。操作
パネル領域の下（筐体の内側、電子機器の内部）には、操作パネル領域と対向してタッチ
センサー基板が設けられており、操作パネル領域のユーザーのタッチ操作を検出できるよ
うになっている。

図１は、本発明の第一実施形態に係るタッチセンサー基板の概略構成例を示す図である
。
本図は、上述の電子機器の操作パネル領域の下に設けられるタッチセンサー基板２を正面
から見た図である。図２は、本発明の第一実施形態に係る電子機器とタッチセンサー基板
の関係を説明する図である。本図は、タッチセンサー基板２が電子機器の筐体１の内部に
取り付けられた状態を側面から見た図である（筐体１は断面）。

タッチセンサー基板２は、操作用パッド３と、調整用パッド４と、コントロールＩＣ６
とを備える。操作用パッド３とコントロールＩＣ６とは、配線７で接続されている。調整
用パッド４とコントロールＩＣ６とは、配線８で接続されている。

操作用パッド３は、いわゆる静電パッドであり、例えば、絶縁体のパッドと当該パッド
の下に配置された電極とから構成される。操作用パッド３は、例えば、人の指などの誘電
体が接近又は接触することにより蓄積される電荷を検出し、配線７を介してコントロール
ＩＣ６に出力する。

操作用パッド３と筐体１との間には、誘電体である導光板５が配置される。導光板５の
上端は、筐体１の内側から筐体１に接触し又は接合され、下端は、操作用パッド３の上側
に接触し又は接合される。タッチセンサー基板２の操作用パッド３の近隣には、ＬＥＤ等
の光源（不図示）が配置され、導光板５は、光源の光を筐体１へと導く。筐体１の少なく
とも導光板５と接触又は接合されている部分は、光を透過する材質又は構成となっており
、ユーザーはこの光を見て操作すべき位置を確認できる。

上記の構成により、操作用パッド３は、筐体１の導光板５と対応する部分に人の指など
が接近又は接触することにより蓄積される静電容量を検出することができる。なお、本実
施形態では、操作用パッド３及び調整用パッド４は、誘電体が接近していない状態と誘電
体が接近している状態のいずれにおいても、静電容量の出力を行い、コントロールＩＣ６
は、誘電体が接近していない状態と誘電体が接近している状態のいずれにおいても、測定
値を得ることができる。

調整用パッド４は、例えば、操作用パッド３と同製品の静電パッドである。調整用パッ
ド４は、例えば、人の指などの誘電体が接近することにより蓄積される電荷を検出し、配
線８を介してコントロールＩＣ６に出力する。

調整用パッド４は、操作用パッド３よりも出力値の測定条件が悪い位置に配置される。
例えば、調整用パッド４からの出力直後の電流値は操作用パッド３からの出力直後の電流
値と同じであるが、コントロールＩＣ６で検出される際には、操作用パッド３よりも小さ
くなるような配置である。本実施形態では、配線８の長さが配線７よりも長くなるように
、調整用パッド４が配置される。

後述するように、測定条件が悪い調整用パッド４の測定値が適正となるようにゲイン調
整を行うための補正値が算出されるので、その補正値を使用すれば、測定条件が調整用パ
ッド４よりも良い操作用パッド３の測定値は適正になる。

なお、調整用パッド４の測定値は、操作用パッド３よりも条件が悪い状態で測定されれ
ばよいので、上記のように配線長に差をつける方法に限定されず、例えば、調整用パッド
４を操作用パッド３よりも面積が小さいものとしてもよい。これらの方法を組み合わせて
もよい。また、例えば、調整用パッド４を複数設け、この中で最も悪い測定値を使用する
ようにしてもよい。また、例えば、調整用パッド４を操作用パッド３と同様の測定条件の
位置に配置する場合には、配線８の長さが配線７の長さよりも長くなるように配線８を蛇
行させるなどして、測定条件を悪く設定しても良い。

ここで、調整用パッド４と筐体１との間には、誘電体である導光板５は配置されていな
い。すなわち、調整用パッド４と筐体１との間には、空気層（エアギャップ）が存在し、
筐体１の表面への誘電体の接近又は接触が調整用パッド４の出力に与える影響ができる限
り小さい状態となっている。空気層の幅（Ｗ１）は、筐体１の表面への誘電体の接近又は
接触が調整用パッド４で検出される静電容量に与える影響が、できる限り小さくなる又は
なくなる幅である。

コントロールＩＣ６は、操作用パッド３及び調整用パッド４を制御する。コントロール
ＩＣ６は、例えば、電子機器の製造工程において、調整用パッド４の出力を測定し、ＣＰ
Ｕが処理可能な信号に変換してＣＰＵなどに出力する。また、コントロールＩＣ６は、Ｃ
ＰＵにより設定された補正値により、操作用パッド３のゲインを補正する。また、補正さ
れた操作用パッド３の測定値を取得し、ＣＰＵが処理可能な信号に変換してＣＰＵに出力
する。

なお、タッチセンサー基板２は、例えば、電子機器を制御するメインコントローラー基
板（不図示）などに接続されている。メインコントローラー基板には、例えば、ＣＰＵ、
ＲＡＭ、ＲＯＭなどが設けられている。コントロールＩＣ６は、測定値をＣＰＵに出力す
る。もちろん、タッチセンサー基板２とメインコントローラー基板は一体となっていても
よいし、各パッドとコントロールＩＣ６とは、別々の基板に搭載されていてもよい。

ＣＰＵは、所定のプログラムを実行することにより、例えば、製造工程において、コン
トロールＩＣ６から出力された調整用パッド４の測定値を受け付けるとともに、予め定め
られた変換式や変換テーブルを使用して、その測定値が予め定められている基準値に達す
ることができる補正値を算出する。そして、該補正値をＲＯＭなどに記憶する。

上記の補正値は、操作用パッド３の出力を補正するために使用される。例えば、電子機
器の起動時に、ＣＰＵがコントロールＩＣ６に該補正値を設定し、コントロールＩＣ６は
、操作用パッド３のゲインを該補正値で補正する。なお、ＣＰＵは、例えば、操作用パッ
ド３から所定時間ごとに測定値を取得し、ある時点の測定値と所定時間後のある時点の測
定値との差分を算出し、該差分が予め定められた値を超えている場合に操作用パッド３の
タッチがされたと判定する。

なお、本実施形態では、補正値はＣＰＵにより算出されるが、例えば、コントロールＩ
Ｃにより算出されるようにしてもよい。また、本実施形態では、補正値がコントロールＩ
Ｃに設定されるようになっているが、例えば、コントロールＩＣは補正を行わず、ＣＰＵ
が補正値を使用して補正を行ってもよい。

なお、上記の本発明の第一実施形態に係るタッチセンサー基板及び電子機器の構成は、
本願発明の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、上記の構成に限ら
れない。また、一般的なタッチセンサー基板及び電子機器が備える構成を排除するもので
はない。

以上が本発明の第一実施形態である。本実施形態によれば、外部の影響をできる限り受
けない状態でタッチセンサーの調整を行うことができる。

すなわち、本実施形態では、通常のユーザーの操作範囲から離れた位置に調整用パッド
が設けられ、該調整用パッドは、筐体と空気層を介して隔てられている。このような構成
により、筐体に指や物体が接近又は接触した場合であっても、その影響を受けることなく
静電容量を検出することができる。その結果、タッチセンサーの調整を適正に行うことが
できる。

上記の実施形態と従来技術とを比較をする。図４及び図５に示すように、従来のタッチ
センサー基板２´は、操作用パッド３と、コントロールＩＣ６と、配線７とを備えるが、
調整用パッド４と配線８とを備えない。操作用パッド３は、導光板５を介して、筐体１と
接触または接合されている。

そのため、従来のタッチセンサーの調整は、操作用パッド３の測定値を用いて行う必要
があり、筐体１に指や物体が接近または接触した場合には、適切な測定値を得ることがで
きない。

次に、本発明の第一実施形態の変形例について、第一実施形態と異なる点を中心に説明
する。

図３は、本発明の第一実施形態の変形例に係る電子機器とタッチセンサー基板の関係を
示す図である。

本変形例では、タッチセンサー基板２は、電子機器の筐体１の中に収められた場合に、
筐体１とタッチセンサー基板２との距離（Ｗ２）が、第一実施形態における距離（Ｗ１）
よりも短い。そのため、タッチセンサー基板２の筐体側に調整用パッド４が設けられてい
ると、筐体１の表面に指などが接近又は接触した場合に静電容量に変化が起きる可能性が
あり、適切な測定値を得ることができない。

そこで、本変形例では、調整用パッド４は、タッチセンサー基板２の裏側（筐体１と逆
側）の面に設置される。なお、配線８もタッチセンサー基板２の裏側の面に設置される。

上記のような構成とすることにより、筐体とタッチセンサー基板とが近い場合であって
も、外部の影響をできる限り受けない状態でタッチセンサーの調整を行うことができる。

なお、上記の本発明の各実施形態は、本発明の要旨と範囲を例示することを意図し、限
定するものではない。多くの代替物、修正および変形例が当業者にとって明らかである。

上記の実施形態では、電子機器の製造工程において補正値を決定するようにしているが
、例えば、ユーザーに購入された後、電子機器の電源が投入されたタイミング、節電モー
ドから通常モードに復帰するタイミングで、補正値を決定するようにしてもよい。

１：筐体、２：タッチセンサー基板、３：操作用パッド、４：調整用パッド、５：導光板
、６：コントロールＩＣ、７：配線８：配線

Claims

入力装置であって、
該入力装置の操作面である外側に面する基材と、
該入力装置の操作面とは反対側である内側に、前記基材に対向配置される基板と、
前記基板に、誘電体の部材を介して前記基材と対向配置され、静電容量を検出する一以
上の第一パッドと、
前記基板に、空気層を介して前記基材と対向配置され、静電容量を検出する一以上の第
二パッドと、
前記第一パッド、及び前記第二パッドに接続され、前記第一パッド、及び前記第二パッ
ドを制御する制御部と、を備える、
ことを特徴とする入力装置。
請求項１に記載の入力装置であって、
前記第二パッドは、前記制御部又は前記制御部に接続されるＣＰＵが前記第二パッドの
出力に基づいて前記第一パッドの出力を調整する補正値を求めるためのパッドである、
ことを特徴とする入力装置。
請求項１又は２に記載の入力装置であって、
前記第二パッドは、前記基板の前記基材と対向する面に配置される、
ことを特徴とする入力装置。
請求項１又は２に記載の入力装置であって、
前記第二パッドは、前記基板の前記基材と対向する面とは反対の面に配置される、
ことを特徴とする入力装置。
請求項１〜４いずれか一項に記載の入力装置であって、
前記誘電体の部材は、前記基材と接するとともに、前記第一パッドと接する、
ことを特徴とする入力装置。
請求１〜５いずれか一項に記載の入力装置であって、
前記第二パッドは、その出力の測定条件が前記第一パッドよりも悪い位置に配置される
、
ことを特徴とする入力装置。
請求項６に記載の入力装置であって、
前記第二パッドと前記制御部とを接続する配線は、前記第一パッドと前記制御部とを接
続する配線よりも長い、
ことを特徴とする入力装置。
請求項１〜７いずれか一項に記載の入力装置であって、
前記誘電体の部材は、導光体であり、前記基板に配置された光源の光を前記基材へ導き
、
前記基材の前記誘電体の部材に対応する部分は、前記光源の光を透過する、
ことを特徴とする入力装置。
請求項１〜８いずれか一項に記載の入力装置であって、
該入力装置は、プリンター、スキャナー、コピー機、複合機のいずれか一つの電子機器
である、
ことを特徴とする入力装置。