JP2022153047A - センサモジュール及びそれを備えたタッチパネル - Google Patents
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Abstract
【課題】既存のシステムに容易に適用することができる、非接触式タッチインタパネルを提供する。【解決手段】センサモジュールは、カバー部材と、複数の第１センサ電極を備え、前記カバー部材と重畳して設けられる非接触式の第１センサアレイと、前記第１センサアレイから出力される検出信号を受信し、前記検出信号に基づいて座標情報を生成する制御部と、前記制御部から前記座標情報を受信し、前記座標情報に基づいて駆動信号を出力する駆動部と、前記第１センサアレイに重ねて設けられ、前記駆動信号に基づいて駆動される駆動電極アレイと、備える。【選択図】図１
Description
本発明の一実施形態は、センサモジュール及び該センサモジュールを備えたタッチパネルに関する。特にホバーセンサを備えたセンサモジュール及び該センサモジュールを備えたタッチパネルに関する。
従来から、液晶パネルなどの表示パネル上にタッチセンサを備えたタッチパネルが実用化されている。タッチパネルは、タッチパネルの表面を指やペンなどで触れることによって操作することができる。タッチパネルは、ＡＴＭ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｔｅｌｌｅｒ ｍａｃｈｉｎｅ）、自動精算機、券売機などに実装されている。タッチパネルを指で操作する場合、不特定多数のユーザが指先で直接タッチパネルに接触する。そのため、不特定多数のユーザ間でタッチパネルを介して細菌やウイルスなどの接触感染が発生する虞があり、衛生面で課題があった。
このような課題を解決するため、例えば、特許文献１には、指及びペンによる入力を受け付けるタッチパネルにおいて、適切な精度でタッチ位置を検出するタッチパネルシステムが開示されている。
本発明の課題の一つは、既存のシステムに容易に適用することができる、非接触式タッチインタパネルを提供することにある。
本発明の一実施形態に係るセンサモジュールは、カバー部材と、複数の第１センサ電極を備え、前記カバー部材と重畳して設けられる非接触式の第１センサアレイと、前記第１センサアレイから出力される検出信号を受信し、前記検出信号に基づいて座標情報を生成する制御部と、前記制御部から前記座標情報を受信し、前記座標情報に基づいて駆動信号を出力する駆動部と、前記第１センサアレイに重ねて設けられ、前記駆動信号に基づいて駆動される駆動電極アレイと、を備える。
本発明の一実施形態に係る、タッチパネルは、第１センサモジュールと、前記第１センサモジュールに重ねて設けられる第２センサモジュールと、を備え、前記第１センサモジュールは、カバー部材と、複数の第１センサ電極を備える第１検出領域を備え、前記カバー部材と重畳して設けられる非接触式の第１センサアレイと、前記第１センサアレイから出力される第１検出信号を受信し、前記第１検出信号に基づいて座標情報を生成する制御部と、前記制御部から前記座標情報を受信し、前記座標情報に基づいて駆動信号を出力する駆動部と、前記駆動信号に基づいて駆動される駆動電極アレイと、を備え、前記第２センサモジュールは、前記駆動電極アレイを介して前記第１検出領域に重ねて配置されると共に複数の第２センサ電極を備える第２検出領域を備え、前記駆動電極アレイに供給される駆動信号に基づいて、前記第１検出信号に対応する検出位置を前記第２検出領域内において特定する第２センサアレイと、を備える。
以下、本発明の実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができる。本発明は、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合がある。しかしながら、図面は、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
本発明の実施形態を説明する際、「上に」又は「下に」という表現は、単に、各要素の相対的な位置関係を説明しているにすぎない。例えば、第１の構成要素が第２の構成要素の「上に」配置されるという表現は、第１の構成要素が第２の構成要素の「直上に」ある場合だけではなく、第１の構成要素と第２の構成要素との間に別の構成要素が介在する場合も含む。さらに、「上に」又は「下に」という表現は、平面視において各要素が重畳する場合だけでなく、重畳しない場合をも含む。
本明細書において「αはＡ、Ｂ又はＣを含む」、「αはＡ、Ｂ及びＣのいずれかを含む」、「αはＡ、Ｂ及びＣからなる群から選択される一つを含む」といった表現は、特に明示が無い限り、αはＡ～Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。
本発明の実施形態を説明する際、既に説明した要素と同様の機能を備えた要素については、同一の符号又は同一の符号にアルファベット等の記号を付して、説明を省略することがある。例えば、ある符号を付した要素が図面中に複数存在する場合、それぞれ「ａ」、「ｂ」等を符号に付して区別する場合がある。他方、それぞれの要素を区別する必要がない場合は、その要素を示す符号のみを用いて説明する。
［タッチパネルの構成］
図１を参照して、本発明の一実施形態に係るタッチパネル１０の構成について説明する。
図１を参照して、本発明の一実施形態に係るタッチパネル１０の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るタッチパネル１０の構成を示す概略図である。図１に示すように、タッチパネル１０は、第１センサモジュール１００、及び第２センサモジュール２００を含む。
以下、図１～図６を参照して、第１センサモジュール１００の構成について説明する。図１に示すように、第１センサモジュール１００は、カバー部材１０１と、第１センサアレイ１０３と、駆動電極アレイ１０５と、回路基板１０７と、第１ＩＣ素子１１３と、第２ＩＣ素子１１５と、第３ＩＣ素子１１７とを備える。
カバー部材１０１は、ガラス基材であってもよい。しかしながら、カバー部材１０１の材質はガラスに限定されるわけではない。カバー部材１０１は、例えば、アクリル樹脂などの可視光線を透過可能な絶縁性の材料から構成されてもよい。
第１センサアレイ１０３は、自己容量型の非接触式のセンサアレイである。第１センサアレイ１０３は、カバー部材１０１に重畳して設けられる。図２は、第１センサアレイ１０３の構成を示す平面図である。図３は、第１センサアレイ１０３の構成を示す斜視図である。図２及び図３に示すように、第１センサアレイ１０３は、基板１０９、複数の第１センサ電極１１１、電圧調整回路１１２、及びシールド電極１１９を含む。
基板１０９は、絶縁性の基板である。基板１０９は、ガラス基板であってもよい。しかしながら、基板１０９はガラス基板に限定されるわけではない。基板１０９は、可視光線を透過可能な絶縁性の材料から構成されてもよい。このような絶縁性の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ビニル系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の樹脂材料があげられる。基板１０９の形状は限定されないが、ここでは一例として、基板１０９が、第１方向Ｄｘ、及び第１方向Ｄｘに直交する第２方向Ｄｙに沿った辺を有する矩形状である場合を説明する。
基板１０９の一方の面上には、第１検出領域１１０が設けられる。第１検出領域１１０には、複数の第１センサ電極１１１が設けられる。図２及び図３に示すように、複数の第１センサ電極１１１は、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに沿って、基板１０９上にマトリクス状に設けることができる。図２では、一例として、複数の第１センサ電極１１１が、基板１０９上において、４行×９列のマトリックス状に配置された形態を示している。しかしながら、第１センサ電極１１１の数、及び配置はこれに限定されるわけではない。
第１センサ電極１１１は、矩形状の面状パターンから構成されてもよい。第１センサ電極１１１のサイズは、例えば、２８ｍｍ×３０ｍｍの矩形状であってもよい。但し、第１センサ電極１１１のサイズはこれに限定されない。第１センサ電極１１１のサイズが大きくなれば、第１センサ電極１１１の感度が向上する。すなわち、第１センサ電極１１１のサイズが大きくなるほど、第１センサアレイ１０３から離れた被検出体の検知が可能になる。しかし、第１センサ電極１１１のサイズが大きすぎると、第１センサアレイ１０３に近接する被検出体の位置の検出精度が落ちる。そのため、第１センサ電極１１１のサイズは、非接触式センサアレイ１０３から離れた被検出体の検知が可能であり、且つ非接触式センサアレイ１０３に近接する被検出体の位置が特定できる程度のサイズであればよい。具体的には、非接触式センサアレイ１０３から３～５ｃｍ程度離れた被検出体を検知することができれば好ましい。第１センサ電極１１１のサイズは、後述する駆動電極アレイ１０５に設けられる電極（駆動電極１２３）のサイズより大きくてもよい。
第１センサ電極１１１は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、チオフェン系ポリマーであるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性高分子などの透明導電性材料あるいは金属細線等のメタル材料（メッシュレイアウト）から構成される。複数の第１センサ電極１１１のうち、隣接する二つの第１センサ電極１１１は互いに電気的に独立している。
複数の第１センサ電極１１１はそれぞれ、配線（図示せず）を介して電圧調整回路１１２に接続される。複数の第１センサ電極１１１には、配線を介して駆動信号が供給される。駆動信号は、パルス電圧であってもよい。第１センサ電極１１１に被検出体である導体（例えば、人の指など）が接近すると、該第１センサ電極１１１を構成する電極と被検出体との間に疑似的なコンデンサが形成される。その結果、該第１センサ電極１１１の静電容量が変化する。第１センサ電極１１１は、の静電容量の変化は検出信号（第１検出信号）として出力されてもよい。また、第１センサ電極１１１の静電容量の大きさが検出信号として出力されてもよい。検出信号は、配線を介して電圧調整回路１１２に出力される。
電圧調整回路１１２は、配線を介して複数の第１センサ電極１１１から検出信号の供給を受ける。電圧調整回路１１２は、オペアンプ（図示せず）を含む。電圧調整回路１１２は、入力された検出信号を増幅する。電圧調整回路１１２によって増幅された検出信号は、回路基板１０７に出力される。
基板１０９の他方の面上には、シールド電極１１９が設けられる。シールド電極１１９は、基板１０９の他方の面上の略全面を覆い、全ての第１センサ電極１１１に対向する。シールド電極は１１９、ＩＴＯ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性高分子などの透明導電性材料から構成される。シールド電極１１９には、第１センサ電極１１１に所定の電圧が印加されるタイミングと同じタイミングで所定の電圧が印加される。シールド電極１１９は、後述する駆動電極アレイ１０５に印加される電圧による、第１センサ電極１１１の静電容量の変化を防止する。
図４は、駆動電極アレイ１０５の構成を示す斜視図である。駆動電極アレイ１０５は、第１センサアレイ１０３に重ねて設けられる。駆動電極アレイ１０５は、基板１２１及び複数の駆動電極１２３を含む。
基板１２１は、絶縁性の基板である。基板１２１は、ガラス基板であってもよい。しかしながら、基板１２１はガラス基板に限定されるわけではない。基板１２１は、可視光線を透過可能な絶縁性の材料から構成されてもよい。このような絶縁性の材料としては、前述の基板１０９を構成する材料と同じ材料が挙げられる。基板１２１の形状は限定されないが、ここでは一例として、基板１２１が、第１方向Ｄｘ、及び第１方向Ｄｘに直交する第２方向Ｄｙに沿った辺を有する矩形状である場合を説明する。基板１２１は、第１センサアレイ１０３の基板１０９と重畳する。
複数の駆動電極１２３は、基板１２１の一方の面上に設けられる。複数の駆動電極１２３は、基板１２１の第１センサアレイ１０３に対向する面上、又は第２センサモジュール２００に対向する面上に設けられる。複数の駆動電極１２３は、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに沿って、基板１２１上にマトリクス状に設けることができる。駆動電極１２３は、矩形状の面状パターンから構成されてもよい。駆動電極１２３のサイズは、第１センサアレイ１０３の基板１０９に設けられた第１センサ電極１１１のサイズよりも小さくてもよい。例えば、駆動電極１２３のサイズは、４～５ｍｍ×４～５ｍｍの矩形状であってもよい。
駆動電極１２３は、ＩＴＯ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性高分子などの透明導電性材料あるいは金属細線等のメタル材料（メッシュレイアウト）から構成される。複数の駆動電極１２３のうち、隣接する二つの駆動電極１２３は互いに電気的に独立している。複数の駆動電極１２３はそれぞれ、回路基板１０７に設けられた配線を介して、後述する駆動部（駆動部４００）から出力される駆動信号の印加を受ける。駆動信号が印加された駆動電極１２３には電荷が蓄積される。
上述したように、基板１２１は、第１センサアレイ１０３の基板１０９と重畳する。ここで、基板１０９に設けられた複数の第１センサ電極１１１と、基板１２１に設けられた複数の駆動電極１２３の位置関係は、任意である。但し、上述したように、駆動電極１２３のサイズが、第１センサアレイ１０３の第１センサ電極１１１のサイズよりも小さい場合、各第１センサ電極１１１は、平面視で複数の駆動電極１２３に重畳するように配置される。
回路基板１０７は、フレキシブル回路（ＦＰＣ）基板であってもよい。回路基板１０７には、第１ＩＣ素子１１３、第２ＩＣ素子１１５及び第３ＩＣ素子１１７が実装される。
図５は、第１ＩＣ素子１１３、及び第２ＩＣ素子１１５の構成を示すブロック図である。図５を参照して、第１ＩＣ素子１１３、及び第２ＩＣ素子１１５の構成について説明する。
第１ＩＣ素子１１３は、アナログフロントエンド（ＡＦＥ：Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）を含むＩＣチップであってもよい。第１センサアレイ１０３に設けられた複数の第１センサ電極１１１から出力された検出信号は、電圧調整回路１１２から第１ＩＣ素子１１３に入力される。第１ＩＣ素子１１３に入力された検出信号は、アナログフロントエンドにより調整される。調整された検出信号は、第１ＩＣ素子１１３から配線（図示せず）を介して第２ＩＣ素子１１５に出力される。尚、アナログフロントエンドは、電圧調整回路１２２とともに、基板１０９に設けられてもよい。この場合、第１ＩＣ素子１１３は、省略することができる。
第２ＩＣ素子１１５は、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ：Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）であってもよい。第２ＩＣ素子１１５のＭＣＵは、制御部３００を構成する。制御部３００は、ＭＣＵは、制御回路３０１、メモリ部３０３と、Ａ／Ｄ変換部３０９と、演算部３１５と、Ｉ／Ｏインターフェース３１７とを含む。
制御回路３０１は、ＲＯＭ３０５に記憶された制御プログラムをＣＰＵにより実行して、第１ＩＣ素子１１３から出力された検出信号に基づいて、被検出体の位置を示す座標情報を生成するための機能を実現する。
メモリ部３０３は、ＲＯＭ３０５及びＲＡＭ３０７を含む。ＲＯＭ３０５は、制御回路３０１が実行する各種のコンピュータプログラム、制御回路３０１が所定のコンピュータプログラムを実行する際に参照する各種のデータなどを読み出し可能に記憶する。ＲＡＭ３０７は、制御回路３０１が所定のコンピュータプログラムを実行する際に発生する各種データなどを一時的に記憶するワーキングメモリとして使用される。また、ＲＡＭ３０７は、実行中のコンピュータプログラムやそれに関連するデータを一時的に記憶するメモリなどとして使用することもできる。
Ａ／Ｄ変換部３０９は、ローパスフィルタ３１１、及びＡ／Ｄコンバータ３１３を有する。ローパスフィルタ３１１は、検出信号に含まれる高周波成分（ノイズ成分）を除去する。Ａ／Ｄコンバータ３１３は、ノイズが除去された、アナログの検出信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部３０９は、デジタル化された検出信号を演算部３１５に出力する。
演算部３１５は、第１センサアレイ１０３に対する被検出体の接近の有無を判定し、さらに被検出体の座標上の位置を決定する論理回路であってもよい。演算部３１５は、デジタル化された検出信号に基づいて、第１センサアレイ１０３に対する被検出体の接近の有無を決定する。第１センサ電極１１１が静電容量の変化を検出信号として出力する場合、演算部３１５は、検出信号を出力した第１センサ電極１１１に被検出体が接近したと判定し、検出信号を出力した第１センサ電極１１１の位置に基づいて、被検出体のｘｙ座標上の位置を決定する。演算部３１５は、決定された被検出体のｘｙ座標上の位置を示す座標情報を生成する。座標情報は、ｘ座標情報（第１座標情報）及びｙ座標情報（第２座標情報）を含む。演算部３１５は、Ｉ／Ｏインターフェース３１７を介して第３ＩＣ素子１１７に座標情報を伝達する。
第１センサ電極１１１が、静電容量の大きさを検出信号として出力する場合、演算部３１５は、検出された静電容量の大きさが、以前に検出された静電容量の大きさから変化しているか否かを判定する。判定の結果、検出された静電容量の大きさが、以前に検出された静電容量の大きさから所定の変化量以上に変化している場合、演算部３１５は、静電容量が変化している第１センサ電極１１１に被検出体が接近したと判定し、検出信号を出力した第１センサ電極１１１の位置に基づいて、被検出体の座標上の位置を決定する。尚、判定の結果、検出された静電容量の大きさが、以前に検出された静電容量の大きさと変わらない場合、又は静電容量が変化していたとしても、その変化量が所定の変化量未満の場合、該静電容量を有する第１センサ電極１１１への被検出体の接近はないと判定される。尚、以上に説明した第２ＩＣ素子１１５の各回路は、電圧調整回路１２２とともに、基板１０９に設けられてもよい。この場合、第２ＩＣ素子１１５は、省略することができる。
図６は、第３ＩＣ素子１１７の構成を示すブロック図である。図６を参照して、第３素子１１７の構成について説明する。第３ＩＣ素子１１７は、駆動部４００、電源部４１０を含む。
駆動部４００は、駆動電極アレイ１０５を駆動するための駆動電圧（駆動信号）を生成して、生成された駆動電圧を駆動電極アレイ１０５に出力する。駆動部４００は、駆動回路４０１及び駆動制御部４０３を含む。
駆動制御部４０３は、制御部３００から座標情報を受信する。駆動制御部４０３は、受信した座標情報に含まれるｘ座標情報及びｙ座標情報に基づいて、駆動電極アレイ１０５に設けられた複数の駆動電極１２３のうちからｘ座標情報及びｙ座標情報に対応する電極を少なくとも１つ選択する。つまり、駆動制御部４０３は、ｘ座標情報に対応する第１方向Ｄｘの座標及びｙ座標情報に対応する第２方向Ｄｙの座標に対応する、少なくとも１つの電極を複数の駆動電極１２３のうちから選択する。駆動制御部４０３は、ｘ座標情報及びｙ座標情報と駆動電極アレイ１０５に設けられた複数の駆動電極１２３とがそれぞれ関連付けられたテーブルを保持していてもよい。駆動制御部４０３は、このテーブルを参照して、受信したｘ座標情報及びｙ座標情報に対応付けられた少なくとも１つの電極を駆動電極アレイ１０５に設けられた複数の駆動電極１２３から選択してもよい。駆動制御部４０３は、選択された電極を示す駆動制御信号を駆動回路４０１に出力する。
駆動回路４０１は、駆動電極アレイ１０５を駆動するための駆動電圧（駆動信号）を生成し、駆動電極アレイ１０５に生成した駆動電圧を出力する。ここで、駆動回路４０１は、駆動制御信号に基づいて、駆動電極アレイ１０５に設けられた複数の駆動電極１２３のうちから少なくとも１つ選択された駆動電極１２３に駆動電圧を出力する。駆動電圧は、一定に固定された電圧である。
尚、図示はしないが、第１センサアレイ１０３と駆動電極アレイ１０５との間には、シールド部材を設けてもよい。シールド部材は、駆動電極アレイ１０５に印加される電圧による、第１センサ電極１１１の静電容量の変化を防止してもよい。駆動電極アレイ１０５の駆動電極１２３に印加される駆動電圧が、第１センサ電極１１１の静電容量の変化を生じさせる程度に大きい場合や、第１センサアレイ１０３と駆動電極アレイ１０５とのギャップが小さい場合、第１センサアレイ１０３と駆動電極アレイ１０５との間にシールド部材を設け、第１センサ電極１１１に対する影響を最小化することができる。
次に、図１、及び図７を参照して、第２センサモジュール２００の構成について説明する。図７は、第２センサモジュール２００の概略構成を示す斜視図である。
図１に示すように、第２センサモジュール２００は、第１センサモジュールに１００に重なって設けられる。第２センサモジュール２００は、第２センサアレイ２０１、及びカバー部材２０３を備える。なお、カバー部材２０３を介することなく第２センサアレイ２００に第１モジュール１００を重畳する構成も採用可能である。
第２センサアレイ２０１は、静電容量方式の自己容量型のセンサアレイである。図７は、第２センサアレイ２０１の概略構成を示す斜視図である。第２センサアレイ２０１は、基板２１１、電圧調整回路２１５、及び複数の第２センサ電極２１３を含む。
基板２１１は、ガラス基板であってもよい。基板２１１は、絶縁性の基板である。基板２１１は、ガラス基板であってもよい。しかしながら、基板２１１はガラス基板に限定されるわけではない。基板２１１は、可視光線を透過可能な絶縁性の材料から構成されてもよい。このような絶縁性の材料としては、前述の基板１０９を構成する材料と同じ材料が挙げられる。基板２１１の形状は限定されないが、ここでは一例として、基板２１１が、第１方向Ｄｘ、及び第１方向Ｄｘに直交する第２方向Ｄｙに沿った辺を有する矩形状である場合を説明する。基板２１１は、駆動電極アレイ１０５の基板１２１と重畳する。
基板２１１の一方の面上には、第２検出領域２１０が設けられる。第２検出領域２１０には、複数の第２センサ電極２１３が設けられる。第２検出領域２１０は、駆動電極アレイ１０５を介して、第１センサアレイ１０３の基板１０９に設けられた第１検出領域１１０と重なって設けられる。図７に示すように、複数の第２センサ電極２１３は、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに沿って、基板２１１上にマトリクス状に設けることができる。第２センサ電極２１３と、駆動電極アレイ１０５の基板１２１に設けられた複数の駆動電極１２３の位置関係は、１対１で対応していることが好ましい。
第２センサ電極２１３は、矩形状の面状パターンから構成されてもよい。第２センサ電極２１３は、ＩＴＯ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性高分子などの透明導電性材料あるいは金属細線等のメタル材料（メッシュレイアウト）から構成される。複数の第２センサ電極２１３のうち、隣接する二つの第２センサ電極２１３は互いに電気的に独立している。
複数の第２センサ電極２１３はそれぞれ、配線を介して電圧調整回路２１５に接続される。複数のセンサ２１３には、配線を介して駆動信号が供給される。駆動信号は、パルス電圧であってもよい。駆動電極アレイ１０５のある駆動電極１２３に駆動電圧が印加されると、当該駆動電極１２３と、該駆動電極１２３に対向する第２センサ電極２１３との間に疑似的なコンデンサが形成される。その結果、該第２センサ電極２１３の静電容量が変化する。第２センサ電極２１３の静電容量の変化は検出信号（第２検出信号）として出力されてもよい。また、第２センサ電極２１３の静電容量の大きさが検出信号として出力されてもよい。検出信号は、配線を介して電圧調整回路２１５に出力される。
第２センサ電極２１３から出力された検出信号は、配線を介して電圧調整回路２１５に伝達される。電圧調整回路２１５は、オペアンプ（図示せず）を含む。電圧調整回路２１５は、入力された検出信号を増幅し、増幅された検出信号を検出回路に出力する。尚、検出回路は、電圧調整回路２１５とともに基板２１１に設けられてもよい。検出回路は、検出信号に基づいて静電容量の変化が生じた第２センサ電極２１３の位置を検出する。検出方法は、図５を参照して説明した第１ＩＣ素子１１３と第２ＩＣ素子１１５において実行される検出方法と略同様である。静電容量の変化が生じた第２センサ電極２１３の位置を検出することにより、被検出体である導体が接近した位置が特定される。
カバー部材２０３は、ガラフィルムであってもよい。しかしながら、カバー部材２０３の材質はガラスに限定されるわけではない。カバー部材２０３は、例えば、アクリル樹脂などの可視光線を透過可能な絶縁性の材料から構成されてもよい。
［タッチパネルの動作］
次に、図８を参照して、タッチパネル１０の動作について説明する。図８は、タッチパネル１０の動作を説明するための概略図である。図８では、回路基板１０７の図示を省略している。
次に、図８を参照して、タッチパネル１０の動作について説明する。図８は、タッチパネル１０の動作を説明するための概略図である。図８では、回路基板１０７の図示を省略している。
第１センサモジュール１００の第１センサアレイ１０３に被検出体８０１が近接すると、被検出体８０１に近接した第１センサ電極１１１ａ、及び第１センサ電極１１１ａの周囲の第１センサ電極１１１ｂ…１１１ｉの静電容量が変化する。第１センサ電極１１１ａ～１１１ｉは、静電容量が変化に応じて、検出信号（第１検出信号）を出力する。
検出信号は、第１ＩＣ素子１１３に入力されてＡＦＥを通過し、第２ＩＣ素子１１５に出力される。第２ＩＣ素子１１５の制御部３００は、入力された検出信号に基づいて、検出信号を出力した第１センサ電極１１１ａ…１１１ｉの静電容量の変化量と各第１センサ電極１１１の位置に基づいて演算部３１５によって座標の計算が行われ、被検出体８０１のｘｙ座標上の位置を決定する。ここでは、被検出体８０１の位置を（ｘ１、ｙ１）とする。制御部３００は、決定された被検出体８０１のｘｙ座標上の位置（ｘ１、ｙ１）を示す座標情報を生成する。生成された座標情報は、第３ＩＣ素子１１７に出力される。
座標情報は、第３ＩＣ素子１１７の駆動部４００に入力される。駆動制御部４０３は、座標情報に基づいて、駆動部４００から駆動電圧の印加を受ける電極を選択する。ここでは、駆動制御部４０３は、座標情報に含まれる、ｘ座標情報及びｙ座標情報に基づいて、駆動電極アレイ１０５に設けられた複数の駆動電極１２３から、ｘ座標情報及びｙ座標情報に対応する少なくとも１つの駆動電極１２３ａを選択する場合を説明する。駆動電極１２３ａは、被検出体８０１が位置する、ｘｙ座標上の位置（ｘ１、ｙ１）に対応する位置に設けられている。
さらに、駆動部４００は、駆動電極アレイ１０５を駆動するための駆動電圧を生成して、座標情報に基づいて選択された駆動電極１２３ａに生成した駆動電圧を出力する。
駆動電極１２３ａに駆動電圧が印加されると、駆動電極１２３ａに電荷が充電されて、駆動電極１２３ａと、第２センサアレイ２０１に設けられた複数の第２センサ電極２１３のうち、第２センサ電極２１３ａとの間に疑似的なコンデンサが形成される。その結果、該第２センサ電極２１３ａの静電容量が変化する。第２センサ電極２１３ａの静電容量の変化が検出信号（第２検出信号）として出力される。ここで、第２センサ電極２１３ａは、駆動電極１２３ａと同様に、被検出体８０１が位置する、ｘｙ座標上の位置（ｘ１、ｙ１）に対応する位置に設けられている。
このように、本実施形態では、被検出体８０１が位置する、ｘｙ座標上の位置（ｘ１、ｙ１）に対応する、駆動電極アレイ１０５の少なくとも１つの駆動電極１２３に所定の駆動電圧が印加される。すると、被検出体８０１の代わりに、駆動電圧が印加された駆動電極１２３と第２センサモジュール２００の第２センサアレイ２０１に設けられた第２センサ電極２１３との間に疑似的なコンデンサが形成される。ここで、当該疑似的なコンデンサにおける容量の変化は、被検出体が直接当該第２センサ電極２１３（又は第２検出領域２１０）をタッチした際の容量の変化と同様である。これによって、第２検出領域２１０における被検出体の位置が特定されるのである。よって、本実施形態では、従来の静電容量方式のタッチパネルとは異なり、第２センサモジュール２００を直接タッチすることなく、第２センサモジュールを動作させることができる。すなわち使用者は、第２センサモジュール２００の第２検出領域２１０を直接接触することなく、当該第２検出領域２１０を直接タッチしたのと同様の効果を得ることができる。
また、ＡＴＭ、自動精算機、券売機などに適用されている既存の静電容量方式タッチパネルが上記第２センサモジュール２００である場合に、本実施形態の第１センサモジュール１００を当該第２センサモジュール上に搭載するだけで、あるいは必要に応じてさらに互いの駆動制御関連を接続するだけで上記実施形態のタッチパネル１０の構成を実現することができ、既存のシステムの置き換えや、表示部を構成する機器そのものを変更する必要はない。そのため、本実施形態の第１センサモジュール１００を既存のシステムに適用し、非接触式のタッチパネルを容易に実現することができる。
上述した実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、上述した実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
１０…タッチパネル、１００…第１センサモジュール、１０１…カバー部材、１０３…第１センサアレイ、１０５・・・駆動電極アレイ、１０７…回路基板、１０９…基板、１１１…第１センサ電極、１１２…電圧調整回路、１１３…第１ＩＣ素子、１１５…第２ＩＣ素子、１１７…第３ＩＣ素子、１１９…シールド電極、１２１…基板、１２３…駆動電極、２００…第２センサモジュール、２０１…第２センサアレイ、２０３…カバー部材、２１１…基板、２１３…第２センサ電極、３００…制御部、３０１…制御回路、３０３…メモリ部、３０９…Ａ／Ｄ変換部、３１５…演算部、３１７…Ｉ／Ｏインターフェース、４００…駆動部、４０１…駆動回路、４０３…駆動制御部、４２０…電源部、８０１…被検出体
Claims (11)
- カバー部材と、
複数の第１センサ電極を備え、前記カバー部材と重畳して設けられる非接触式の第１センサアレイと、
前記第１センサアレイから出力される検出信号を受信し、前記検出信号に基づいて座標情報を生成する制御部と、
前記制御部から前記座標情報を受信し、前記座標情報に基づいて駆動信号を出力する駆動部と、
前記第１センサアレイに重ねて設けられ、前記駆動信号に基づいて駆動される駆動電極アレイと、
を備える、センサモジュール。 - 前記第１センサ電極は、導体の接近に応じて静電容量を変化させるものであって、
前記検出信号は、前記電極の前記静電容量の変化に応じて、前記第１センサアレイから出力される、請求項１に記載のセンサモジュール。 - 前記座標情報は、第１方向の座標を示す第１座標情報、及び前記第１方向とは異なる第２方向の座標を示す第２座標情報を含み、
前記駆動信号は、前記第１座標情報及び第２座標情報に基づいて出力される、請求項１又は２に記載のセンサモジュール。 - 前記駆動電極アレイは、複数の駆動電極を備え、
前記複数の駆動電極のうち、前記第１座標情報に対応する前記第１方向の座標及び前記第２座標情報に対応する前記第２方向の座標に対応する駆動電極に前記駆動信号が印加される、請求項３に記載のセンサモジュール。 - 前記第１センサ電極のサイズは、前記駆動電極のサイズよりも大きく、各第１センサ電極は、平面視で互いに隣り合う複数の駆動電極に重なって配置されている請求項１乃至４の何れか一項に記載のセンサモジュール。
- 第１センサモジュールと、
前記第１センサモジュールに重ねて設けられる第２センサモジュールと、
を備え、
前記第１センサモジュールは、
カバー部材と、
複数の第１センサ電極を備える第１検出領域を備え、前記カバー部材と重畳して設けられる非接触式の第１センサアレイと、
前記第１センサアレイから出力される第１検出信号を受信し、前記第１検出信号に基づいて座標情報を生成する制御部と、
前記制御部から前記座標情報を受信し、前記座標情報に基づいて駆動信号を出力する駆動部と、
前記駆動信号に基づいて駆動される駆動電極アレイと、
を備え、
前記第２センサモジュールは、
前記駆動電極アレイを介して前記第１検出領域に重ねて配置されると共に複数の第２センサ電極を備える第２検出領域を備え、前記駆動電極アレイに供給される駆動信号に基づいて、前記第１検出信号に対応する検出位置を前記第２検出領域内において特定する第２センサアレイと、
を備える、タッチパネル。 - 前記第１センサ電極は、導体の接近に応じて静電容量が変化する第１電極を含み、
前記第１検出信号は、前記電極の前記静電容量の変化に応じて、前記第１センサアレイから出力される、請求項６に記載のタッチパネル。 - 前記座標情報は、第１方向の座標を示す第１座標情報、及び前記第１方向とは異なる第２方向の座標を示す第２座標情報を含み、
前記駆動信号は、前記第１座標情報及び第２座標情報に基づいて出力される、請求項６又は７に記載のタッチパネル。 - 前記駆動電極アレイは、複数の駆動電極を備え、
前記複数の駆動電極のうち、前記第１座標情報に対応する前記第１方向の座標及び前記第２座標情報に対応する前記第２方向の座標に対応する駆動電極に前記駆動信号が印加される、請求項８に記載のタッチパネル。 - 前記駆動電極アレイの複数の駆動電極と第２センサアレイの複数の第２センサ電極は、それぞれ互いに１対１の関係で対向しており、複数の駆動電極のうち、駆動信号が印可された前記駆動電極に対向する第２センサ電極が第２検出信号を出力することで前記検出位置が前記第２検出領域内において特定される、請求項９に記載のタッチパネル。
- 前記第１センサ電極のサイズは、前記駆動電極のサイズよりも大きく、各第１センサの電極は、平面視で互いに隣り合う複数の駆動電極に重なって配置される、請求項９又は１０に記載のタッチパネル。
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