JP2013246695A - タッチセンサ、それを用いた電子機器用の入力装置等、及びこれらの検出方法或いは制御方法 - Google Patents

タッチセンサ、それを用いた電子機器用の入力装置等、及びこれらの検出方法或いは制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】タッチセンサのタッチキーの検出領域内において、操作者の入力操作を安定して検出する。
【解決手段】タッチセンサ204のタッチキーは、中心位置付近に配置される内側の駆動電極部23aと、その周りに配置される検出電極部22と、更に検出電極部22の周りに配置される外側の駆動電極部23bとを有している。このような構成を有していることで、タッチセンサ204に対する操作者の指等により、タッチキーの検出領域内の広い範囲で、駆動電極部23と検出電極部22との間の静電結合に、誘電や遮断の影響を受けることになる。従って、タッチキーの駆動電極部23と検出電極部22との間の静電容量値の変化を、タッチキーの検出領域内の広い範囲で検出することができるため、操作者の入力操作を安定して検出することが可能となる。
【選択図】図3

Description

本発明は、タッチセンサ及びそれを用いた電子機器用の入力装置等に関し、特に、静電容量方式のタッチセンサにおいて、入力動作の検出能力を向上させて誤検出を防止する技術に関する。
従来、操作者による入力操作時のタッチ位置を、静電容量値の変化を利用して検出する静電容量方式のタッチセンサが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
図10には、複数のタッチセンサにより構成されるセンサアレイ90の平面図、及び、平面図の直線Z−Z’での断面図を示している。センサアレイ90は、基板91の表面層91aに、例えば符号SW91〜SW99で示しているような複数のタッチキーを有しており、タッチキーSW91〜SW99の各々が、検出電極部92と駆動電極部93とを備えている。検出電極部92は略楕円状を成しており、この検出電極部92の周りを囲うように、駆動電極部93が環状に配置されている。そして、駆動電極部93の各々は、それらが含まれるタッチキーと隣接するタッチキーに含まれる駆動電極部93と、基板91の内層91bにおいて接続線95により接続されている。又、基板91の表面層91aにおけるタッチキーが配置されていない領域、及び、基板91の裏面層91cには、接地電極94が形成されている。なお、表面層91aにおいて、検出電極部92、駆動電極部93、接地電極94の夫々の間には、絶縁のためのスペース(電極の無い部分)が確保されている。
特開2012−63843号公報
しかしながら、センサアレイ90が備えるタッチキーSW91〜SW99のような、中央部に検出電極部92が配置され、その周りに環状の駆動電極部93が配置された構成のタッチキーは、その中央付近で感度がピークとなり、タッチキーの領域内で中央から離れるほど、著しく検出感度が低下する傾向がある(図4のセンサアレイ90のグラフ参照)。そして、このような検出感度特性に鑑み、タッチキーの領域内での検出感度を高めると、中央付近での検出感度が必要以上に高くなり、操作者の指がタッチキーに近づくのみで、検出するべきではない距離だけ離れているにも関わらず、入力操作が行われたものと誤検出してしまう場合がある。更に、この対策として、タッチキーの検出感度を抑制すると、特に、タッチキーの中央付近以外の検出感度が必要とする閾値以下に低下し、タッチキーの検出領域内にも関わらず、操作者の入力操作が検出できない領域が発生してしまう。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タッチセンサのタッチキーの検出領域内において、操作者の入力操作を安定して検出することにある。
(発明の態様)
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
(1)基板と、該基板の表面層に配置され、駆動電極部と検出電極部とを有する少なくとも1つのタッチキーとを含み、前記駆動電極部と前記検出電極部との間の静電容量値の変化を検出する静電容量方式のタッチセンサであって、前記タッチキーの前記駆動電極部は、前記検出電極部の内側と外側とに配置されるタッチセンサ(請求項1)。
本項に記載のタッチセンサは、基板と、基板の表面層に配置される少なくとも1つのタッチキーとを含むものである。そして、タッチキーは、検出電極部と、この検出電極部の内側と外側とに配置される駆動電極部とを有している。すなわち、タッチキーの中心位置付近に内側の駆動電極部が配置され、その周りに検出電極部が配置され、更に検出電極部の周りに外側の駆動電極部が配置される態様となる。タッチセンサが複数のタッチキーを有する場合には、隣接するタッチキーの外側の駆動電極部を連続して設置し、共有するようにしてもよい。
又、本項に記載のタッチセンサは、タッチキーの駆動電極部と検出電極部との間の静電結合における静電容量値の変化を検出する、静電容量方式のタッチセンサである。そして、タッチキーが上述した構成を有していることで、タッチセンサに対する操作者の指等が、タッチキーの中心位置付近に接触又は近接する場合には、主に、内側の駆動電極部とその周りの検出電極部との間の静電結合に、誘電や遮断の影響を受ける。又、操作者の指等が、タッチキーの中心位置から基板に沿って離れた、タッチキーの検出領域内の外周部付近に接触又は近接する場合には、主に、検出電極部とその周りの外側の駆動電極部との間の静電結合に影響を受ける。すなわち、タッチキーの検出領域内の広い範囲で、操作者の指等により、駆動電極部と検出電極部との間の静電結合に、誘電や遮断の影響を受けることになる。従って、タッチキーの駆動電極部と検出電極部との間の静電容量値の変化を、タッチキーの検出領域内の広い範囲で検出するものとなるため、操作者の入力操作を安定して検出するものとなる。
(2)上記(1)項において、前記駆動電極部は、前記検出電極部の内側に配置される第1の駆動電極部と、該第1の駆動電極部と前記表面層において分離され、前記表面層とは異なる層で前記第1の駆動電極部と接続される、前記検出電極部の外側に配置される第2の駆動電極部とを含むタッチセンサ(請求項2)。
本項に記載のタッチセンサは、タッチキーの駆動電極部が、検出電極部の内側に配置される第1の駆動電極部と、検出電極部の外側に配置される第2の駆動電極部とに、基板の表面層において分離されており、第1の駆動電極部と第2の駆動電極部とが、基板の表面層とは異なる層で接続されているものである。すなわち、第1の駆動電極部と第2の駆動電極部とが、同じ電気レベルを有しながらも、基板の表面層において、第1の駆動電極部の周りに配置される検出電極部により分離された態様となる。これにより、操作者の指等が、タッチキーの中心から基板に沿った離れた位置に接触又は近接する場合に、その離れている方向に関わらず、駆動電極部とそれを分離する検出電極部とが存在するため、駆動電極部と検出電極部との間の静電容量値が安定して変化し、操作者の入力操作を安定して検出するものとなる。
(3)上記(1)項において、前記検出電極部の内側と外側とに配置される前記駆動電極部が、前記表面層において接続部を介して接続され、前記検出電極部は、前記表面層において前記接続部により分離され、前記表面層とは異なる層で接続される、第1の検出電極部と第2の検出電極部とを含むタッチセンサ(請求項3)。
本項に記載のタッチセンサは、検出電極部の内側に配置される駆動電極部と、検出電極部の外側に配置される駆動電極部とが、基板の表面層において接続部を介して接続されており、この駆動電極部の接続部により、検出電極部が第1の検出電極部と第2の検出電極部とに分離されているものである。そして、第1の検出電極部と第2の検出電極部とは、表面層とは異なる層で接続されることで、同じ電気レベルを有している。このような構成にすることで、駆動電極部の接続部の幅を調整することにより、操作者の指等から受ける、駆動電極部と第1及び第2の検出電極部との間の静電結合に対する影響の傾向を調整するものとなる。従って、本項に記載のタッチセンサは、上記(1)項と同様の作用を奏しながらも、駆動電極部の接続部の幅を調整することで、操作者の入力操作の検出傾向を調整するものとなる。
(4)上記(3)項において、前記第1の検出電極部及び前記第2の検出電極部は、前記タッチキーの平面視での中心位置を前記表面層と平行に通る直線に対して、線対称に分離されているタッチセンサ(請求項4)。
本項に記載のタッチセンサは、第1の検出電極部と第2の検出電極部とが、タッチキーの平面視での中心位置を、基板の表面層と平行に通る直線に対して、線対称に分離されていることにより、上記(3)項と同様の作用を奏しながら、タッチキーの検出領域内で対称性に優れた、安定した入力操作の検出を行うものである。
(5)前記基板の表面層に複数の行及び複数の列にわたって配置される、上記(1)から(4)項のいずれか1項記載の複数のタッチセンサと、複数の駆動線と、複数の検出線とを含むセンサアレイであって、前記複数の駆動線の各々は、前記複数の行の各行に含まれる前記複数のタッチセンサの群と、前記複数の列の各列に含まれる前記複数のタッチセンサの群との、いずれか一方のタッチセンサの群が有する前記駆動電極部の群から成る、複数の第1タッチセンサ群の群毎に前記駆動電極部を互いに連結し、前記複数の検出線の各々は、前記複数の行の各行に含まれる前記複数のタッチセンサの群と、前記複数の列の各列に含まれる前記複数のタッチセンサの群とのうち、前記複数の駆動線が前記駆動電極部を連結するタッチセンサの群とは異なる、タッチセンサの群が有する前記検出電極部の群から成る、複数の第2タッチセンサ群の群毎に前記検出電極部を互いに連結するセンサアレイ(請求項5)。
本項に記載のセンサアレイは、上記(1)から(4)項のいずれかに記載のタッチセンサを複数と、複数の駆動線と複数の検出線とを有しており、複数のタッチセンサが、同一基板の表面層に、複数の行及び複数の列にわたって配置されているものである。そして、複数のタッチセンサを、行方向に連続して配置されている複数のタッチセンサ毎に、複数の行方向の群に分け、更に、列方向に連続して配置されている複数のタッチセンサ毎にも、複数の列方向の群に分ける。すなわち、複数のタッチセンサの各々は、複数の行方向の群のいずれかの群と、複数の列方向の群のいずれかの群との、両方の群に含まれることになる。そして、複数の行方向の群と複数の列方向の群との、いずれか一方のタッチセンサの群が有する駆動電極部の群を、複数の第1タッチセンサ群とし、その群の各々が含む複数の駆動電極部を、複数の駆動線の各々により連結する。つまり、複数の第1タッチセンサ群のうちの、1つの群に含まれる複数の駆動電極部は、複数の駆動線のうちの1つで互いに連結された状態となる。
又、複数の行方向の群と複数の列方向の群とのうち、複数の第1タッチセンサ群を含む群ではない方のタッチセンサの群が有する検出電極部の群を、複数の第2タッチセンサ群とし、この群の各々が含む複数の検出電極部を、複数の検出線の各々により連結する。つまり、複数の第2タッチセンサ群のうちの、1つの群に含まれる複数の検出電極部は、複数の検出線のうちの1つで互いに連結された状態となる。
従って、本項に記載のセンサアレイは、複数の第1タッチセンサ群の各々と、複数の第2タッチセンサ群の各々とが、交差する態様で設けられることになる。これにより、駆動線によって互いに接続されることにより第1タッチセンサ群内で夫々のタッチキーが共有している駆動電極部と、検出線によって互いに接続されることにより第2タッチセンサ群内で夫々のタッチキーが共有している検出電極部との間の、静電容量値の変化を検出することで、夫々のタッチセンサのタッチキーに対する操作者の入力操作の検出を行う。従って、複数のタッチセンサを有しながらも、複数の第1タッチセンサ群と複数の第2タッチセンサ群との組合せを利用して、効率よく操作者の入力操作を検出するものとなる。
(6)電子機器用の入力装置であって、平坦な入力操作面及び該入力操作面に対する入力操作の発生位置を検知する、上記(5)項記載のセンサアレイを少なくとも1つ備える操作部と、前記センサアレイ毎に配置され、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第1タッチセンサ群の群毎に、前記複数の駆動線の各々を通じて検出用動作信号を出力し、かつ、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第2タッチセンサ群の群毎に出力される検出信号が、前記複数の検出線の各々を通じて入力される入力情報検出回路と、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第1タッチセンサ群に対して前記検出用動作信号を出力するように前記入力情報検出回路に出力指令を与え、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第2タッチセンサ群からの前記検出信号に応じた検出信号情報を前記入力情報検出回路から得ることにより、前記センサアレイ内の入力操作されたタッチセンサを特定し、該特定されたタッチセンサに対応する出力情報を前記電子機器に対して出力する制御回路部とを備える入力装置(請求項6)。
本項に記載の入力装置は、上記(5)項記載のセンサアレイを少なくとも1つ備える操作部と、センサアレイ毎に配置される入力情報検出回路と、入力情報検出回路の動作を制御する制御回路部とを備える、電子機器用の入力装置である。入力情報検出回路には複数の駆動線が接続されており、入力情報検出回路は、制御回路部からの指令を受けて、センサアレイが備える複数の第1タッチセンサ群毎に、複数の駆動線の各々を通じて、各第1タッチセンサ群に含まれる複数の駆動電極部に対して検出用動作信号を出力する。更に、入力情報検出回路には複数の検出線が接続されており、センサアレイが備える複数の第2タッチセンサ群毎に、各第2タッチセンサ群に含まれる複数の検出電極部から出力される検出信号が、複数の検出線の各々を通じて入力情報検出回路に入力される。すなわち、入力情報検出回路から出力された検出用動作信号が、駆動線を通じて各第1タッチセンサ群に含まれる複数の駆動電極部に流れることにより、それら駆動電極部の各々を有する各タッチセンサにおいて、各タッチセンサが有する駆動電極部と検出電極部との間の静電結合を介して、各タッチセンサの検出電極部に検出信号が発生する。そして、検出信号が発生した検出電極部を有する第2タッチセンサ群からの検出信号として、この検出信号が検出線を通じて入力情報検出回路に入力されるものである。
又、制御回路部は、上述した検出用動作信号の出力指令を入力情報検出回路に与え、更に、上述した検出信号に応じた検出信号情報を入力情報検出回路から得ることにより、センサアレイが有する複数のタッチセンサの中から、操作者により入力操作がなされたタッチセンサを特定する。詳しくは、入力情報検出回路から出力している検出用動作信号の出力先の第1タッチセンサ群と、入力操作がなされていない通常時とは異なる検出信号を出力している第2タッチセンサ群とを特定することによって、駆動電極部が特定した第1タッチセンサ群に含まれ、かつ、検出電極部が特定した第2タッチセンサ群に含まれているタッチセンサを、入力操作がなされたタッチセンサとして特定するものである。そして、制御回路部は、入力操作がなされたと特定したタッチセンサに対応する出力情報を、電子機器に対して出力する。このように、本項に記載の入力装置は、センサアレイ毎に入力情報検出回路を配置することで、各センサアレイと、それに対応する入力情報検出回路とが、短くかつ単純な配線で接続されるものであるため、誤動作を防止するものとなる。更に、各入力情報検出回路の動作を制御回路部で制御することで、操作部に含まれる複数のタッチセンサをセンサアレイ毎にまとめて管理しながら、全体的な制御を効率よく行うものとなる。
(7)基板と、該基板の表面層に配置され、駆動電極部と検出電極部とを有する少なくとも1つのタッチキーとを含む静電容量方式のタッチセンサの検出方法であって、前記タッチキーの前記検出電極部と、該検出電極部の内側と外側とに配置した前記駆動電極部との間の、静電容量値の変化を検出するタッチセンサの検出方法(請求項7)。
(8)前記基板の表面層に複数の行及び複数の列にわたって配置される、上記(1)から(4)項のいずれか1項記載の複数のタッチセンサと、複数の駆動線と、複数の検出線とを含むセンサアレイの検出方法であって、前記複数の駆動線の各々により、前記複数の行の各行に含まれる前記複数のタッチセンサの群と、前記複数の列の各列に含まれる前記複数のタッチセンサの群との、いずれか一方のタッチセンサの群が有する前記駆動電極部の群から成る、複数の第1タッチセンサ群の群毎に前記駆動電極部を互いに連結させ、前記複数の検出線の各々により、前記複数の行の各行に含まれる前記複数のタッチセンサの群と、前記複数の列の各列に含まれる前記複数のタッチセンサの群とのうち、前記複数の駆動線により前記駆動電極部を連結させたタッチセンサの群とは異なる、タッチセンサの群が有する前記検出電極部の群から成る、複数の第2タッチセンサ群の群毎に前記検出電極部を互いに連結させ、前記複数の第1タッチセンサ群と前記複数の第2タッチセンサ群との組合わせにより、前記複数のタッチセンサの各々を判別するセンサアレイの検出方法(請求項8)。
(9)平坦な入力操作面及び該入力操作面に対する入力操作の発生位置を検知する、上記(5)記載のセンサアレイを少なくとも1つ備える操作部と、前記センサアレイ毎に配置される入力情報検出回路と、該入力情報検出回路の動作を制御する制御回路部とを備える電子機器用の入力装置の制御方法であって、前記制御回路部により、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第1タッチセンサ群に対して検出用動作信号を出力するように、前記入力情報検出回路に出力指令を与えるステップと、前記入力情報検出回路により、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第1タッチセンサ群の群毎に、前記複数の駆動線の各々を通じて前記検出用動作信号を出力し、かつ、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第2タッチセンサ群の群毎に出力される検出信号を、前記複数の検出線の各々を通じて受け取るステップと、前記制御回路部により、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第2タッチセンサ群からの前記検出信号に応じた検出信号情報に基づいて、前記センサアレイ内の入力操作されたタッチセンサを特定するステップと、前記制御回路部により、前記特定したタッチセンサに対応する出力情報を前記電子機器に対して出力するステップとを備える入力装置の制御方法(請求項9)。
そして、上記(7)(8)項に記載の検出方法、及び、上記(9)項に記載の制御方法は、上記の方法やステップを実行することにより、各々、上記(1)項のタッチセンサ、上記(5)項のセンサアレイ、及び、上記(6)項の入力装置に対応する作用を奏するものである。
本発明はこのように構成したので、タッチセンサのタッチキーの検出領域内において、操作者の入力操作を安定して検出することが可能となる。
本発明の一実施形態に係る入力装置の要部を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る入力装置において、各入力情報検出回路の動作原理を説明するための図であり、(a)はセンサアレイを示す回路構成図、(b)は検出用動作信号の出力態様を示す図表である。 本発明の第1の実施の形態に係るセンサアレイの構造を部分的に示す平面図と断面図である。 本発明の第1の実施の形態に係るセンサアレイと比較例に係る従来のセンサアレイとの、タッチキーの電極形状と検出量との関係を示す図である。 本発明の第2の実施の形態に係るセンサアレイの構造を部分的に示す平面図である。 本発明の第3の実施の形態に係るセンサアレイの構造を部分的に示す平面図と断面図である。 本発明の第4の実施の形態に係るセンサアレイの構造を部分的に示す平面図である。 本発明の第5の実施の形態に係るセンサアレイの構造を部分的に示す平面図である。 本発明の第6の実施の形態に係るセンサアレイの構造を部分的に示す平面図である。 従来のセンサアレイの構造を部分的に示す平面図と断面図である。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。以下の説明において、従来技術と同一部分若しくは相当する部分については、同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る電子機器用の入力装置10において、その操作部は、基板5上に配列された静電容量方式の複数のセンサアレイA〜Dを備え、センサアレイA〜Dの夫々は、複数のタッチセンサ4を有している。また、操作部は、基板5上に積層配置される平坦な入力操作面(図示は省略する)を有しており、複数のタッチセンサ4の夫々は、入力操作面上に定義される複数の入力操作の対象となる位置(言い換えれば、キースイッチの位置)の夫々に対応して設けられる。従って、本明細書では、操作者の指等が、入力操作面上の特定の位置(特定のキースイッチ)に接触又は近接することによる入力操作を、そのキースイッチに対応するタッチセンサ4に対する入力操作ともいう。
入力装置10は、更に、複数の入力情報検出回路2a〜2dを備えており、夫々の入力情報検出回路2a〜2dが、複数のセンサアレイA〜Dの夫々の入出力を担当する。又、入力装置10は、制御回路部1とメモリ部3とを備え、制御回路部1は、入力情報検出回路2a〜2dの動作を制御し、入力情報検出回路2a〜2dから入力される検出信号情報に基づいて、入力操作されたタッチセンサ4を特定する。そして、制御回路部1は、全タッチセンサ4に対する入力操作の有無(言い換えれば、全キースイッチのオン/オフ)の状態をメモリ部3に保存すると共に、この状態に基づいて、所定の出力情報(例えば、各キースイッチのオン及び/又はオフを示すキーコード)を電子機器に対して出力する。
このように、入力装置10は、入力操作面上に配列されるキースイッチ群を複数の領域に分割し、それぞれの領域に含まれるキースイッチに対する入力操作を検知するタッチセンサ4を、領域毎のセンサアレイA〜Dとして構成すると共に、各センサアレイA〜Dの入出力を夫々専用の入力情報検出回路2a〜2dで担当するものである。
次に、図2を参照して、センサアレイA〜D及び入力情報検出回路2a〜2dの構成及び動作について説明する。図2は、入力装置10が備えるセンサアレイA〜D及び入力情報検出回路2a〜2dの1つを、キースイッチ数が9の場合を例として、模式的に示す図である。尚、以下では、説明の便宜のため、図2に示すセンサアレイ及び入力情報回路を、センサアレイA及び入力情報検出回路2aとして記載するが、センサアレイA〜D及び入力情報検出回路2a〜2dの構成及び動作は、同様のものである。
図2(a)に示すセンサアレイAは、9個の第1タッチセンサD1〜D9と9個の第2タッチセンサS1〜S9とを含み、3個の第1タッチセンサD1、D4、D7が駆動線DL1により接続された第1タッチセンサ群DD1、3個の第1タッチセンサD2、D5、D8が駆動線DL2により接続された第1タッチセンサ群DD2、及び、3個の第1タッチセンサD3、D6、D9が駆動線DL3により接続された第1タッチセンサ群DD3と、3個の第2タッチセンサS1、S2、S3が検出線SL1により接続された第2タッチセンサ群SS1、3個の第2タッチセンサS4、S5、S6が検出線SL2により接続された第2タッチセンサ群SS2、及び、3個の第2タッチセンサS7、S8、S9が検出線SL3により接続された第2タッチセンサ群SS3とでマトリクス状に配列される。そして、1つの第1タッチセンサD1〜D9と、対応する1つの第2タッチセンサS1〜S9との組み(D1、S1)〜(D9、S9)により、1つのキースイッチに対応するタッチセンサ4が構成される。又、ドライブポート1〜3、及び、センサーポート1〜3は、夫々センサアレイAの入出力を担当する入力情報検出回路2aの出力端子及び入力端子を示しており、第1タッチセンサ群DD1〜DD3は、夫々駆動線DL1〜DL3によりドライブポート1〜3に接続され、第2タッチセンサ群SS1〜SS3は、夫々検出線SL1〜SL3によりセンサーポート1〜3に接続される。
次に、このように構成されたセンサアレイA及び入力情報検出回路2aの動作について説明する。入力情報検出回路2aは、制御回路部1からの出力指令に従って、ドライブポート1〜3から検出用動作信号を出力する。このとき、検出用動作信号は、図2(b)に示すように、各ドライブポート1〜3から順次切換えて出力される。すなわち、ドライブポート1から、所定の時間、検出用動作信号が出力され(ドライブポート1:ON)、その間、ドライブポート2、3からは、検出用動作信号は出力されない(ドライブポート2、3:OFF)。上記所定の時間の経過後、ドライブポート1からの検出用動作信号の出力が停止し(ドライブポート1:OFF)、ドライブポート2から、所定の時間、検出用動作信号が出力される(ドライブポート2:ON)(この間、ドライブポート3はOFF)。次いで、上記所定の時間の経過後、ドライブポート2からの検出用動作信号の出力が停止し(ドライブポート2:OFF)、ドライブポート3から、所定の時間、検出用動作信号が出力される(ドライブポート3:ON)(この間、ドライブポート1はOFF)。以後、この動作が繰り返される。
これによって、各ドライブポート1〜3に接続される第1タッチセンサ群DD1〜DD3には、検出用動作信号が、駆動線DL1〜DL3を通じて、順次切換えられつつ群毎に印加される。
このとき、各第2タッチセンサ群SS1〜SS3には、検出用動作信号が印加される第1タッチセンサ群DD1〜DD3に属する第1タッチセンサD1〜D9と、夫々対応する第2タッチセンサS1〜S9との間の静電結合によって検出信号が発生し、この検出信号が検出線SL1〜SL3を通じて各センサーポート1〜3に入力される。そして、本実施形態における入力装置10において、入力情報検出回路2aには、制御回路部1の指令に従って、各センサーポート1〜3に接続される第2タッチセンサ群SS1〜SS3に発生する検出信号が、順次切換えられつつ群毎に入力される。
例えば、ドライブポート1に検出用動作信号が出力されている間、まず、第2タッチセンサ群SS1に発生する検出信号がセンサーポート1から入力情報検出回路2aに入力され、次に、第2タッチセンサ群SS2に発生する検出信号がセンサーポート2から入力情報検出回路2aに入力され、次に、第3タッチセンサ群SS3に発生する検出信号がセンサーポート3から入力情報検出回路2aに入力される。次いで、ドライブポート2に検出用動作信号が出力されている間、そして、ドライブポート3に検出用動作信号が出力されている間にも、同様の切換えが実施され、以後、この動作が繰り返される。
このようなセンサアレイAにおいて、キースイッチ(例えば、SW1)に対する入力操作があると、操作者の指等が、そのキースイッチに対応するタッチセンサ4に接触又は近接することにより、そのタッチセンサ4を構成する第1タッチセンサ(例えば、D1)と第2タッチセンサ(例えば、S1)との間の静電結合における静電容量が変化する。これによって、該当の第1タッチセンサ(例えば、D1)が属する第1タッチセンサ群(例えば、DD1)に検出用動作信号が印加されている間に、該当の第2タッチセンサ(例えば、S1)が属する第2タッチセンサ群(例えば、SS1)に発生する検出信号が変化し、入力情報検出回路2aは、この検出信号の変化により、キースイッチ(例えば、SW1)に対する入力操作が行われたことを判別することができる。
そして、入力情報検出回路2aは、センサアレイA内の各タッチセンサ4に対する入力操作の有無を示す検出信号情報を、制御回路部1に出力するものである。
なお、本発明は、第1タッチセンサ群DD1〜DD3に対して出力される検出用動作信号、及び、第2タッチセンサ群SS1〜SS3に発生し、入力情報検出回路2aによって検出される検出信号の具体的態様に依るものではなく、第1タッチセンサD1〜D9と第2タッチセンサS1〜S9との間の静電結合における静電容量変化が検出可能であれば、任意の適切な検出用動作信号及び検出信号を用いることができる。例えば、検出用動作信号は、交流電圧、パルス電圧、連続するパルス電圧列等の時間変動する電圧信号であってもよく、検出信号は、その電圧変動によって励起される電流信号であってもよい。そして、この場合、入力情報検出回路2aは、検出用動作信号が印加される所定の時間に、入力される電流信号によって蓄積される電荷を電圧に変換し、その電圧変化を検出することによって、静電容量変化を検出するものであってもよい。
次に、図3を参照して、本発明の実施の形態に係る入力装置10のセンサアレイA〜Dとして用いられる、本発明の第1の実施の形態に係るセンサアレイ20の構造について詳細に説明する。図3は、複数のタッチセンサ204により構成される、本発明の第1の実施の形態に係るセンサアレイ20の構造を部分的に示す平面図、及び、平面図の直線X−X’での断面図である。なお、センサアレイ20の基本的な構成は、図1及び図2で示したセンサアレイA〜Dと同様である。
図示のように、本発明の第1の実施の形態に係るセンサアレイ20は、基板21の表面層21aに、例えば符号SW21〜SW29で示すような複数のタッチキーを有しており、複数のタッチキーSW21〜SW29の各々が、検出電極部22と、第1の駆動電極部23a及び第2の駆動電極部23bから成る駆動電極部23とを備えている。第1の駆動電極部23aは、略円形を成しており、タッチキーの中心位置付近に配置されている。そして、第1の駆動電極部23aの周りには、その内部を第1の駆動電極部23aが成す円形より一回り大きい円形で繰り抜かれた、略矩形の検出電極部22が配置されている。更に、検出電極部22の周りに、第2の駆動電極部23bが配置されており、第2の駆動電極部23bは、基板21の表面層21aにおいて、図示の左右方向に隣接するタッチキーの第2の駆動電極部23bと接続されると共に、基板21の内層21bにおいて、接続線25により第1の駆動電極部23aと接続されている。なお、基板21の裏面層21cには、接地電極24が形成されており、又、表面層21aにおいて、検出電極部22と第1の駆動電極部23aとの間、検出電極部22と第2の駆動電極部23bとの間には、絶縁のためのスペース(電極の無い部分)が確保されている。
ここで、図3に示すセンサアレイ20と、図2(a)に示したセンサアレイAとの、各構成要素の対応関係について説明する。センサアレイ20のタッチキーSW21〜SW29の駆動電極部23が、センサアレイAの第1タッチセンサD1〜D9に相当し、センサアレイ20の検出電極部22が、センサアレイAの第2タッチセンサS1〜S9に相当するものである。そして、センサアレイ20の表面層21aにおいて、隣接するタッチキー同士を接続している状態の第2の駆動電極部23bと、内層21bにおける接続線25とが、センサアレイAの第1タッチセンサを接続している駆動線DL1〜DL3に相当する。又、図3での図示は省略しているが、センサアレイ20には、センサアレイAの第2タッチセンサを接続している検出線SL1〜SL3に相当する接続線が、例えば、SW21とSW24とSW27との検出電極部22等の、図3上下方向に並ぶタッチキーの検出電極部22を接続するように設けられている。
続いて、図4を参照し、図3で示した本発明の第1の実施の形態に係るセンサアレイ20のタッチキーの検出量について、図10で示した比較例に係る従来のセンサアレイ90のタッチキーの検出量と比較しながら説明する。図4下方の図は、センサアレイ90及びセンサアレイ20夫々の、隣接する2つのタッチキーを平面視方向から示したものである。又、図4上方のグラフは、横軸を下方の図の左右方向の位置に対応する座標軸とし、縦軸を検出量(入力動作の有無による電位差)として、センサアレイ90及びセンサアレイ20夫々のタッチキーに指を接触した場合の、検出量の変化を示したものである。なお、図4上方のグラフの横軸では、図4下方の図の隣接する2つのタッチキーの中間位置を基準(0)として、タッチキー夫々の中心位置を±10、右側のタッチキーの更に右側、及び、左側のタッチキーの更に左側に位置する、図示していないタッチキーとの中間位置を±20としている。
図示のように、グラフに破線で示す従来のセンサアレイ90の検出量は、接触位置がタッチキーの中心位置(±10)から外れると、急激に低下する傾向にある。
これに対し、グラフに実線で示す本発明の第1の実施の形態に係るセンサアレイ20の検出量は、接触位置がタッチキーの中心位置(±10)から外れた場合でも、急激には低下せず、広い範囲で高い値を維持しており、ばらつきの少ない安定した検出量であることが分かる。例えば、座標が−20の位置では、従来のセンサアレイ90との検出量の差はC2−C1となり、その差は明らかである。
次に、図5を参照して、本発明の第2の実施の形態に係るセンサアレイ30について説明する。図5は、複数のタッチセンサ304により構成される、センサアレイ30の構造を部分的に示す平面図である。センサアレイ30は、本発明の第1の実施の形態に係るセンサアレイ20と同様の構成を有しているが、図示のように、基板31に設けられている複数のタッチキーSW31〜SW39の各々が有する、第1の駆動電極部33a及び検出電極部32の形状が、センサアレイ20における形状とは異なるものである。すなわち、第1の駆動電極部33aは、略正六角形を成しており、その周りに配置されている略矩形の検出電極部32は、その内部を第1の駆動電極部33aが成す六角形より一回り大きい六角形で繰り抜かれた形状を有している。
このように、タッチキーが検出電極部と第1及び第2の駆動電極部とを有する態様の、本発明の実施の形態に係るセンサアレイは、そのタッチキーの各電極部の形状が限定されるものではなく、様々な形状に変形可能なものである。
続いて、図6は、複数のタッチセンサ404により構成される、本発明の第3の実施の形態に係るセンサアレイ40の構造を部分的に示す平面図、及び、平面図の直線Y−Y’での断面図である。図示のように、センサアレイ40は、基板41の表面層41aに、例えば符号SW41〜SW49で示すような複数のタッチキーを有しており、複数のタッチキーSW41〜SW49の各々が、検出電極部42(第1の検出電極部42a、第2の検出電極部42b)、駆動電極部43を備えている。駆動電極部43は、第1の検出電極部42aと第2の検出電極部42bとに挟まれて配置されている略円形の内側部と、第1及び第2の検出電極部42a及び42bの周りに配置されている外側部とが、上下2箇所の接続部43aを介して接続された態様であり、更に、図中左右方向に隣接するタッチキーの駆動電極部43と接続されている。そして、この隣接するタッチキー同士で接続された状態の駆動電極部43が、図2の駆動線DL1〜DL3に相当する。
又、第1の検出電極部42aと第2の検出電極部42bとは、駆動電極部43の内側部と外側部とを接続している上下2箇所の接続部43aにより、基板41の表面層41aにおいて分離されていると共に、内層41bにおいて、接続線45により接続されているものである。なお、基板41の裏面層41cには、接地電極44が形成されており、又、表面層41aにおいて、第1の検出電極部42aと駆動電極部43との間、第2の検出電極部42bと駆動電極部43との間には、絶縁のためのスペース(電極の無い部分)が確保されている。又、図6での図示は省略しているが、センサアレイ40には、図2のセンサアレイAの第2タッチセンサを接続している検出線SL1〜SL3に相当する接続線が、例えば、SW41とSW44とSW47との第1及び第2の検出電極部42a及び42b等の、図中上下方向に並ぶタッチキーの第1及び第2の検出電極部42a及び42bを接続するように設けられている。
そして、具体的なデータの開示は省略するが、本発明の発明者らによれば、本発明の第3の実施の形態に係るセンサアレイ40において、複数のタッチキーSW41〜SW49の各々に設けられている上下2箇所の接続部43aの、図中左右方向の幅を調整することにより、図4にセンサアレイ20及びセンサアレイ90の例で示した、タッチキーの検出量のグラフの曲線形状、換言すれば、タッチキーSW41〜SW49による入力操作の検出傾向を、調整できることが確認されている。
続いて、図7を参照して、本発明の第4の実施の形態に係るセンサアレイ50について説明する。図7は、複数のタッチセンサ504により構成される、センサアレイ50の構造を部分的に示す平面図である。センサアレイ50は、複数のタッチキーSW51〜SW59の各々が備える、検出電極部52を構成する、第1の検出電極部52aと第2の検出電極部52bとが、駆動電極部53の内側部と外側部とを接続している左右2箇所の接続部53aにより、図中上下方向に分離されている点を除き、図6に示したセンサアレイ40と同様の構造を有するものである。このように、タッチキーが第1及び第2の検出電極部と駆動電極部とを有する態様の、本発明の実施の形態に係るセンサアレイは、第1の検出電極部と第2の検出電極部との分離方向が上下方向であってもよい。更に、そのタッチキーの各電極部の形状は限定されるものではなく、図8に示す本発明の第5の実施の形態に係るセンサアレイ60や、図9に示す本発明の第6の実施の形態に係るセンサアレイ70のように、様々な形状に変形可能なものである。
さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の第1の実施の形態に係るセンサアレイ20を構成する、タッチセンサ204の各々は、図3に示すように、基板21と、基板21の表面層21aに配置されるタッチキーSW21〜SW29のうち、図示の例ではいずれか1つのタッチキーとを含むものである。そして、タッチキーSW21〜SW29の各々は、検出電極部22と、この検出電極部22の内側と外側とに配置される駆動電極部23とを有している。すなわち、タッチキーの中心位置付近に内側の駆動電極部23(23a)が配置され、その周りに検出電極部22が配置され、更に検出電極部22の周りに外側の駆動電極部23(23b)が配置される態様となる。
又、タッチセンサ204は、タッチキーの駆動電極部23と検出電極部22との間の静電結合における静電容量値の変化を検出する、静電容量方式のタッチセンサである。そして、タッチキーが上述した構成を有していることで、タッチセンサ204に対する操作者の指等が、タッチキーの中心位置付近に接触又は近接する場合には、主に、内側の駆動電極部23(23a)とその周りの検出電極部22との間の静電結合に、誘電や遮断の影響を受ける。又、操作者の指等が、タッチキーの中心位置から基板21に沿って離れた、タッチキーの検出領域内の外周部付近に接触又は近接する場合には、主に、検出電極部22とその周りの外側の駆動電極部23(23b)との間の静電結合に影響を受ける。すなわち、タッチキーの検出領域内の広い範囲で、操作者の指等により、駆動電極部23と検出電極部22との間の静電結合に、誘電や遮断の影響を受けることになる。従って、タッチキーの駆動電極部23と検出電極部22との間の静電容量値の変化を、図4に示すセンサアレイ20のグラフのように、タッチキーの検出領域内の広い範囲で検出することができるため、操作者の入力操作を安定して検出することが可能となる。
又、本発明の第1の実施の形態に係るセンサアレイ20を構成する、タッチセンサ204の各々は、タッチキーの駆動電極部23が、検出電極部22の内側に配置される第1の駆動電極部23aと、検出電極部22の外側に配置される第2の駆動電極部23bとに、基板21の表面層21aにおいて分離されており、第1の駆動電極部23aと第2の駆動電極部23bとが、基板21の内層21bにおいて接続線25により接続されているものである。すなわち、第1の駆動電極部23aと第2の駆動電極部23bとが、同じ電気レベルを有しながらも、基板21の表面層21aにおいて、第1の駆動電極部23aの周りに配置される検出電極部22により分離された態様となる。これにより、操作者の指等が、タッチキーの中心から基板21に沿った離れた位置に接触又は近接する場合に、その離れている方向に関わらず、駆動電極部23とそれを分離する検出電極部22とが存在するため、駆動電極部23と検出電極部22との間の静電容量値が安定して変化し、操作者の入力操作を安定して検出することができる。
更に、図5に示す本発明の第2の実施の形態に係るセンサアレイ30を構成するタッチセンサ304のように、検出電極部32や第1の駆動電極部33aの形状が、タッチセンサ204の検出電極部22や第1の駆動電極部23aの形状と異なる場合であっても、本発明の第1の実施の形態に係るセンサアレイ20を構成するタッチセンサ204と、同様の作用効果を奏するものとなる。
又、本発明の第3の実施の形態に係るセンサアレイ40を構成する、タッチセンサ404の各々は、図6に示すように、検出電極部42の内側に配置される駆動電極部43と、検出電極部42の外側に配置される駆動電極部43とが、基板41の表面層41aにおいて接続部43aを介して接続されており、この駆動電極部43の接続部43aにより、検出電極部42が第1の検出電極部42aと第2の検出電極部42bとに分離されているものである。そして、第1の検出電極部42aと第2の検出電極部42bとは、基板41の内層41bで接続線45により接続されることで、同じ電気レベルを有している。このような構成にすることで、駆動電極部43の接続部43aの図中左右方向の幅を調整することにより、操作者の指等から受ける、駆動電極部43と第1及び第2の検出電極部42a及び42bとの間の静電結合に対する影響の傾向を調整することができる。従って、本発明の第3の実施の形態に係るセンサアレイ40を構成するタッチセンサ404は、操作者の入力操作を安定して検出しながらも、駆動電極部43の接続部43aの幅を調整することで、入力操作の検出傾向を調整することが可能となる。
又、本発明の第3の実施の形態に係るセンサアレイ40を構成する、タッチセンサ404の各々は、第1の検出電極部42aと第2の検出電極部42bとが、タッチキーの平面視での中心位置を、図中上下方向に通る直線に対して、線対称に分離されていることにより、入力操作の検出傾向の調整を可能としながらも、タッチキーの検出領域内で対称性に優れた、安定した入力操作の検出を行うことができる。
更に、図7に示す本発明の第4の実施の形態に係るセンサアレイ50を構成するタッチセンサ504のように、第1の検出電極部52aと第2の検出電極部52bとが、タッチキーの平面視での中心位置を、図中左右方向に通る直線に対して、線対称に分離されている場合であっても、本発明の第3の実施の形態に係るセンサアレイ40を構成するタッチセンサ404と、同様の作用効果を奏するものとなる。
又、図8及び図9に示す、本発明の第5及び第6の実施の形態に係るセンサアレイ60及び70を構成するタッチセンサ604及び704のように、検出電極部62及び72や駆動電極部63及び73の形状が、タッチセンサ504及び404の検出電極部52及び42や駆動電極部53及び43の形状と異なる場合であっても、本発明の第3の実施の形態に係るセンサアレイ40を構成するタッチセンサ404と、同様の作用効果を奏するものとなる。
又、本発明の第1〜第6の実施の形態に係るセンサアレイ20〜70の各々は、図2に概略的に示すように、複数の駆動線DL1〜DL3と複数の検出線SL1〜SL3とを有しており、第1タッチセンサ(駆動電極部)D1〜D9の各々と、第2タッチセンサ(検出電極部)S1〜S9の各々との組みから成る、複数(図2の例では9個)のタッチセンサが、同一基板の表面層に、複数の行及び複数の列(図2の例では3行3列)にわたって配置されているものである。そして、9個のタッチセンサを、行方向に連続して配置されている3個のタッチセンサ毎に、3つの行方向の群に分け、更に、列方向に連続して配置されている3個のタッチセンサ毎にも、3つの列方向の群に分ける。すなわち、9個のタッチセンサの各々は、3つの行方向の群のいずれかの群と、3つの列方向の群のいずれかの群との、両方の群に含まれることになる。
更に、3つの行方向の群と3つの列方向の群との、いずれか一方のタッチセンサの群が有する第1タッチセンサの群、図2の例では3つの列方向の群が有する第1タッチセンサの群を、複数(図2の例では3つ)の第1タッチセンサ群DD1〜DD3とする。そして、左から1列目の第1タッチセンサ群DD1が含む、3個の第1タッチセンサD1、D4、D7を、駆動線DL1により連結し、左から2列目の第1タッチセンサ群DD2が含む、3個の第1タッチセンサD2、D5、D8を、駆動線DL2により連結し、左から3列目の第1タッチセンサ群DD3が含む、3個の第1タッチセンサD3、D6、D9を、駆動線DL3により連結する。
又、3つの行方向の群と3つの列方向の群とのうち、複数の第1タッチセンサ群DD1〜DD3を含む群ではない方のタッチセンサの群が有する第2タッチセンサの群、図2の例では3つの行方向の群が有する第2タッチセンサの群を、複数(図2の例では3つ)の第2タッチセンサ群SS1〜SS3とする。そして、上から1行目の第2タッチセンサ群SS1が含む、3個の第2タッチセンサS1、S2、S3を、検出線SL1により連結し、上から2行目の第2タッチセンサ群SS2が含む、3個の第2タッチセンサS4、S5、S6を、検出線SL2により連結し、上から3行目の第2タッチセンサ群SS3が含む、3個の第2タッチセンサS7、S8、S9を、検出線SL3により連結する。
従って、本発明の第1〜第6の実施の形態に係るセンサアレイ20〜70の各々は、複数の第1タッチセンサ群DD1〜DD3の各々と、複数の第2タッチセンサ群SS1〜SS3の各々とが、図示のように交差する態様で設けられることになる。これにより、各駆動線DL1〜DL3によって互いに接続されることにより各第1タッチセンサ群DD1〜DD3の内で夫々のタッチキーが共有した状態の駆動電極部(第1タッチセンサ)と、各検出線SL1〜SL3によって互いに接続されることにより各第2タッチセンサ群SS1〜SS3の内で夫々のタッチキーが共有した状態の検出電極部(第2タッチセンサ)との間の、静電容量値の変化を検出することで、夫々のタッチセンサのタッチキーに対する操作者の入力操作の検出を行う。従って、複数のタッチセンサを有しながらも、複数の第1タッチセンサ群DD1〜DD3と複数の第2タッチセンサ群SS1〜SS3との組合せを利用して、効率よく操作者の入力操作を検出することができる。
又、本発明の実施の形態に係る入力装置10は、図1に示すように、本発明の第1〜第6の実施の形態に係るセンサアレイ20〜70のいずれか1つのセンサアレイを、センサアレイA〜Dとして4つ備える操作部と、センサアレイA〜D毎に配置される入力情報検出回路2a〜2dと、入力情報検出回路2a〜2dの動作を制御する制御回路部1とを備える、電子機器用の入力装置である。なお、センサアレイ20〜70の各々を構成している、複数のタッチセンサ204〜704は、センサアレイA〜Dでは複数のタッチセンサ4として示している。
そして、各入力情報検出回路の出力端子をドライブポート1〜3、入力端子をセンサーポート1〜3として、図2に示したように、入力情報検出回路2a〜2dの各々には、複数の駆動線DL1〜DL3が接続されており、入力情報検出回路2a〜2dは、制御回路部1からの指令を受けて、センサアレイA〜Dの各々が備える複数の第1タッチセンサ群DD1〜DD3毎に、ドライブポート1〜3から複数の駆動線DL1〜DL3の各々を通じて、各第1タッチセンサ群DD1〜DD3に含まれる複数の駆動電極部(第1タッチセンサ)D1〜D9に対して、検出用動作信号を出力する。
更に、入力情報検出回路2a〜2dの各々には、複数の検出線SL1〜SL3が接続されており、センサアレイA〜Dの各々が備える複数の第2タッチセンサ群SS1〜SS3毎に、各第2タッチセンサ群SS1〜SS3に含まれる複数の検出電極部(第2タッチセンサ)S1〜S9から出力される検出信号が、複数の検出線SL1〜SL3の各々を通じて、センサーポート1〜3を介して入力情報検出回路2a〜2dに入力される。
すなわち、図2のタッチキーSW1を有するタッチセンサ4を例にして説明すると、各入力情報検出回路2a〜2dから出力された検出用動作信号が、ドライブポート1から駆動線DL1を通じて、第1タッチセンサ群DD1に含まれる複数の駆動電極部D1、D4、D7に流れる。これにより、タッチキーSW1の駆動電極部D1と検出電極部S1との間の静電結合を介して、タッチキーSW1の検出電極部S1に検出信号が発生する。そして、タッチキーSW1の検出電極部S1を含む、第2タッチセンサ群SS1からの検出信号として、この検出信号が、検出線SL1を通じてセンサーポート1から各入力情報検出回路2a〜2dに入力されるものである。
又、制御回路部1は、上述した検出用動作信号の出力指令を入力情報検出回路2a〜2dに与え、更に、上述した検出信号に応じた検出信号情報を入力情報検出回路2a〜2dから得ることにより、センサアレイA〜Dが有する複数のタッチセンサ4の中から、操作者により入力操作がなされたタッチセンサ4を特定する。詳しくは、入力情報検出回路2a〜2dから出力している検出用動作信号の出力先の第1タッチセンサ群と、入力操作がなされていない通常時とは異なる検出信号を出力している第2タッチセンサ群とを、第1タッチセンサ群DD1〜DD3と第2タッチセンサ群SS1〜SS3との夫々の中から特定することによって、駆動電極部が特定した第1タッチセンサ群に含まれ、かつ、検出電極部が特定した第2タッチセンサ群に含まれているタッチセンサ4を、入力操作がなされたタッチセンサ4として特定するものである。そして、制御回路部1は、入力操作がなされたと特定したタッチセンサ4に対応する出力情報を、電子機器に対して出力する。
このように、本発明の実施の形態に係る入力装置10は、センサアレイA〜D毎に入力情報検出回路2a〜2dを配置することで、各センサアレイA〜Dと、それに対応する入力情報検出回路2a〜2dとが、短くかつ単純な配線で接続されるものであるため、誤動作を防止することができる。更に、入力情報検出回路2a〜2dの各々の動作を制御回路部1で制御することで、操作部に含まれる複数のタッチセンサ4をセンサアレイA〜D毎にまとめて管理しながら、全体的な制御を効率よく行うことが可能となる。
以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述した構成に限定されるものではない。例えば、図1に示す入力装置10では、全タッチセンサ4が1つの基板5上に実装されるものとしたが、センサアレイA〜Dのいずれか1つ又は複数を、個別の基板上に実装するものであってもよい。又、本発明に係る入力装置は、キースイッチ(対応するタッチセンサ)の数、キースイッチ群を分割する領域(及び、夫々のセンサアレイ及び入力情報検出回路)の数、各センサアレイを構成するタッチセンサの数、並びに、各センサアレイを構成するマトリクスの配列形態(一定の数のセンサアレイに対して、何行何列のマトリクスを構成するか等)によらず、夫々、適用される入力装置の仕様に応じて任意の適切なものとすることができる。
更に、本発明に係るセンサアレイは、図3及び図5〜図9に示した例では、基板が1層目の表面層、2層目の内層、3層目の裏面層から成る3層構造であったが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の内層を有していてもよい。又、検出電極部を接続している接続線や、駆動電極部を接続している接続線は、必ずしも2層目の内層に設ける必要はなく、基板の設計に応じて任意の層に設けることが可能であり、更に、接地電極を設ける層も、裏面層に限定されず、例えば、内層に設けられていてもよい。
1:制御回路部、2a〜2d:入力情報検出回路、3:メモリ部、4、204、304、404、504、604、704:タッチセンサ、5、21、31、41、51:基板、10:入力装置、20、30、40、50、60、70、A〜D:センサアレイ、21a、41a:表面層、22、32、42、52、62、72:検出電極部、42a、52a、62a、72a:第1の検出電極部、42b、52b、62b、72b:第2の検出電極部、23、43、53、63、73:駆動電極部、23a、33a:第1の駆動電極部、23b、33b:第2の駆動電極部、43a、53a、63a、73a:接続部、DD1〜DD3:第1タッチセンサ群、DL1〜DL3:駆動線、SS1〜SS3:第2タッチセンサ群、SL1〜SL3:検出線、SW1、SW2、SW4、SW5、SW21〜SW29、SW31〜SW39、SW41〜SW49、SW51〜SW59:タッチキー

Claims (9)

  1. 基板と、該基板の表面層に配置され、駆動電極部と検出電極部とを有する少なくとも1つのタッチキーとを含み、前記駆動電極部と前記検出電極部との間の静電容量値の変化を検出する静電容量方式のタッチセンサであって、
    前記タッチキーの前記駆動電極部は、前記検出電極部の内側と外側とに配置されることを特徴とするタッチセンサ。
  2. 前記駆動電極部は、前記検出電極部の内側に配置される第1の駆動電極部と、該第1の駆動電極部と前記表面層において分離され、前記表面層とは異なる層で前記第1の駆動電極部と接続される、前記検出電極部の外側に配置される第2の駆動電極部とを含むことを特徴とする請求項1記載のタッチセンサ。
  3. 前記検出電極部の内側と外側とに配置される前記駆動電極部が、前記表面層において接続部を介して接続され、
    前記検出電極部は、前記表面層において前記接続部により分離され、前記表面層とは異なる層で接続される、第1の検出電極部と第2の検出電極部とを含むことを特徴とする請求項1記載のタッチセンサ。
  4. 前記第1の検出電極部及び前記第2の検出電極部は、前記タッチキーの平面視での中心位置を前記表面層と平行に通る直線に対して、線対称に分離されていることを特徴とする請求項3記載のタッチセンサ。
  5. 前記基板の表面層に複数の行及び複数の列にわたって配置される、請求項1から4のいずれか1項記載の複数のタッチセンサと、複数の駆動線と、複数の検出線とを含むセンサアレイであって、
    前記複数の駆動線の各々は、前記複数の行の各行に含まれる前記複数のタッチセンサの群と、前記複数の列の各列に含まれる前記複数のタッチセンサの群との、いずれか一方のタッチセンサの群が有する前記駆動電極部の群から成る、複数の第1タッチセンサ群の群毎に前記駆動電極部を互いに連結し、
    前記複数の検出線の各々は、前記複数の行の各行に含まれる前記複数のタッチセンサの群と、前記複数の列の各列に含まれる前記複数のタッチセンサの群とのうち、前記複数の駆動線が前記駆動電極部を連結するタッチセンサの群とは異なる、タッチセンサの群が有する前記検出電極部の群から成る、複数の第2タッチセンサ群の群毎に前記検出電極部を互いに連結することを特徴とするセンサアレイ。
  6. 電子機器用の入力装置であって、
    平坦な入力操作面及び該入力操作面に対する入力操作の発生位置を検知する、請求項5記載のセンサアレイを少なくとも1つ備える操作部と、
    前記センサアレイ毎に配置され、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第1タッチセンサ群の群毎に、前記複数の駆動線の各々を通じて検出用動作信号を出力し、かつ、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第2タッチセンサ群の群毎に出力される検出信号が、前記複数の検出線の各々を通じて入力される入力情報検出回路と、
    前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第1タッチセンサ群に対して前記検出用動作信号を出力するように前記入力情報検出回路に出力指令を与え、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第2タッチセンサ群からの前記検出信号に応じた検出信号情報を前記入力情報検出回路から得ることにより、前記センサアレイ内の入力操作されたタッチセンサを特定し、該特定されたタッチセンサに対応する出力情報を前記電子機器に対して出力する制御回路部とを備えることを特徴とする入力装置。
  7. 基板と、該基板の表面層に配置され、駆動電極部と検出電極部とを有する少なくとも1つのタッチキーとを含む静電容量方式のタッチセンサの検出方法であって、
    前記タッチキーの前記検出電極部と、該検出電極部の内側と外側とに配置した前記駆動電極部との間の、静電容量値の変化を検出することを特徴とするタッチセンサの検出方法。
  8. 前記基板の表面層に複数の行及び複数の列にわたって配置される、請求項1から4のいずれか1項記載の複数のタッチセンサと、複数の駆動線と、複数の検出線とを含むセンサアレイの検出方法であって、
    前記複数の駆動線の各々により、前記複数の行の各行に含まれる前記複数のタッチセンサの群と、前記複数の列の各列に含まれる前記複数のタッチセンサの群との、いずれか一方のタッチセンサの群が有する前記駆動電極部の群から成る、複数の第1タッチセンサ群の群毎に前記駆動電極部を互いに連結させ、
    前記複数の検出線の各々により、前記複数の行の各行に含まれる前記複数のタッチセンサの群と、前記複数の列の各列に含まれる前記複数のタッチセンサの群とのうち、前記複数の駆動線により前記駆動電極部を連結させたタッチセンサの群とは異なる、タッチセンサの群が有する前記検出電極部の群から成る、複数の第2タッチセンサ群の群毎に前記検出電極部を互いに連結させ、
    前記複数の第1タッチセンサ群と前記複数の第2タッチセンサ群との組合わせにより、前記複数のタッチセンサの各々を判別することを特徴とするセンサアレイの検出方法。
  9. 平坦な入力操作面及び該入力操作面に対する入力操作の発生位置を検知する、請求項5記載のセンサアレイを少なくとも1つ備える操作部と、前記センサアレイ毎に配置される入力情報検出回路と、該入力情報検出回路の動作を制御する制御回路部とを備える電子機器用の入力装置の制御方法であって、
    前記制御回路部により、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第1タッチセンサ群に対して検出用動作信号を出力するように、前記入力情報検出回路に出力指令を与えるステップと、
    前記入力情報検出回路により、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第1タッチセンサ群の群毎に、前記複数の駆動線の各々を通じて前記検出用動作信号を出力し、かつ、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第2タッチセンサ群の群毎に出力される検出信号を、前記複数の検出線の各々を通じて受け取るステップと、
    前記制御回路部により、前記センサアレイが有する前記複数のタッチセンサのうちの前記複数の第2タッチセンサ群からの前記検出信号に応じた検出信号情報に基づいて、前記センサアレイ内の入力操作されたタッチセンサを特定するステップと、
    前記制御回路部により、前記特定したタッチセンサに対応する出力情報を前記電子機器に対して出力するステップとを備えることを特徴とする入力装置の制御方法。
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