JP4224715B2 - 座標入力装置および表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電容量の変化に基づいて選択された位置の座標成分（位置座標）を特定する座標入力装置、およびそのような座標入力装置を備えた表示装置に関する。

従来より、表示装置の表示面を用いて選択された位置の座標成分（位置座標）を入力する技術が知られている。その中でも代表的なものとして、タッチパネル機能を備えた表示装置が挙げられる。これは、主に表示パネル上にタッチパネルシートが取り付けられた構成であり、このタッチパネルシートを用いることにより、接触する物体（接触体）の位置座標の特定および入力を行うようになっている。

このようなタッチパネルシートを用いた座標入力装置にも種々のタイプのものが存在するが、一般に普及しているものとして、静電容量を検出するタイプのものが挙げられる。これは、タッチパネルシートが静電容量を検出するようになっており、この静電容量の変化を利用することで、接触体の位置座標の特定および入力を行うものである。

例えば、特許文献１には、図１１（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ上面図および上面図におけるＢ−Ｂ部分の矢視断面図で示したように、絶縁性の基板１０１上に導電層１０２および絶縁性の保護層１０７を一様に形成すると共に、導電層１０２上の四隅にそれぞれ電極１０３Ａ〜１０３Ｄを形成するようにした構成のタッチパネルシート１００が開示されている。

また、特許文献２には、図１２に上面図で示したように、絶縁性の基板２０１上に絶縁層２０４および絶縁性の保護層２０７を一様に形成すると共に、この絶縁層２０４を間にしてそれぞれｘ軸またはｙ軸方向に延在する導電層２０２，２０５を短冊状に形成し、さらにこれら導電層２０２，２０５上にそれぞれ電極２０３，２０６を形成するようにした構成のタッチパネルシート２００が開示されている。

特開２０００−７６０１４号公報 特開２００２−１０８５５３号公報

ところで、上記特許文献１および特許文献２に開示されている位置座標入力装置は、上記した構成からなるタッチパネルシート１００，２００と、これらタッチパネルシート１００，２００で検出された静電容量に基づいて位置座標を特定する演算回路とから構成されている。そしてこれら位置座標入力装置では、電極１０３Ａ〜１０３Ｄまたは電極２０３，２０６を介してタッチパネル１００，２００上に交流電流が流れるようになっており、演算回路がこの交流電流の偏りを検出し、静電容量値の変化として位置座標を特定するようになっている。

ここで、位置座標入力装置において位置座標が特定されるためには、このような交流電流からなる電流ループが形成される必要がある。例えば上記特許文献１では、タッチパネル１００、接触体（例えば、指先など）、演算回路およびタッチパネル１００という経路からなる電流ループが形成されるようになっている。

ところが、このタッチパネルシート１００を用いた位置座標入力装置では、使用状況によっては上記したような電流ループが形成されず、位置座標を特定できないという問題があった。具体的には、タッチパネルシート１００が搭載されている機器が例えばＡＣ電源機器（例えば、タッチパネルシートが付加されている表示装置を備えたパーソナルコンピュータなど）などの場合には、ＡＣライン（電源系）という大きな空間容量が形成されているため、人体などの大きな物体が接触体であれば電流ループが形成され、位置座標を特定することは可能である。しかしながら、搭載されている機器が例えば携帯機器（例えば、カムコーダなど）などの場合には、ＡＣ機器の場合とは異なり、機器自体が小さいことから形成される空間容量も小さくなり、電流ループが形成されないような場合が生じてしまうこととなる。機器本体と人体との間（例えば、機器本体とこれを保持している手との間）で接触点を持つようにすることにより、電流ループを形成することも考えられるが、例えば冬場に手袋などの絶縁物を介する場合などもあり、やはり電流ループが形成されない場合が生じてしまう。

ここで、タッチパネルシート２００を用いた位置座標入力装置では、タッチパネルシート２００との接触点において、接触体と一対の電極２０３，２０６との間に常に電流ループが形成されるようになっており、上記したタッチパネルシート１００の場合のような問題は生じない。しかしながら、このタッチパネル２００の構造は、上記したように導電層２０２，２０５をそれぞれ短冊状に形成すると共に、その短冊状の導電層の１つ１つに電極２０３，２０６を設けるようになっている。したがって、構成が複雑となることから、例えば電極２０３，２０６から演算回路までの配線のレイアウトに制限が生じるなど、設計する際の自由度が大きく低下してしまうという問題があった。このことは、特に透過型（光透過性）のタッチパネルを設計する際には、顕著な制限事項となってしまう。

このように、従来の技術では、構成を複雑化することなく、使用状況によらないで確実に選択された位置の座標成分（位置座標）を特定することが可能な座標入力装置を得るのが困難であった。よって、そのような座標入力装置を備えた表示装置を得るのも困難であった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、構成を複雑化することなく、使用状況によらないで確実に選択された位置の座標成分を特定することが可能な座標入力装置および表示装置を提供することにある。

本発明の第１の座標入力装置は、静電容量を検出する容量検出部を有すると共にこの容量検出部により検出された静電容量の変化に基づいて選択された位置の座標成分を特定するものであって、上記容量検出部が、一様に形成された第１導電層と、この第１導電層上に形成された絶縁層と、この絶縁層上に網目状に形成されると共に第１導電層との間に所定の電位差を有する第２導電層とを有し、この第２導電層における網目間の開口が、第２導電層の端部から中心部へ向けて、徐々に大きくなっているものである。ここで、「網目状」とは、文字通り網目が周期的に配列された形状には限られず、第２導電層において任意の形状の開口が複数設けられている態様を意味する。この場合において、上記容量検出部が、第１導電層上の四隅に形成された４つの電極を有し、上記所定の電位差が、これら４つの電極を介して印加される電圧によるものであるように構成することが可能である。
本発明の第１の表示装置は、映像を表示する表示パネルと、この表示パネル上に形成され、静電容量を検出する容量検出部を有すると共にこの容量検出部により検出された静電容量の変化に基づいて選択された位置の座標成分を特定する座標入力手段とを備え、上記容量検出部が、一様に形成された第１導電層と、この第１導電層上に形成された絶縁層と、この絶縁層上に網目状に形成されると共に第１導電層との間に所定の電位差を有する第２導電層とを有し、この第２導電層における網目間の開口が、第２導電層の端部から中心部へ向けて、徐々に大きくなっているものである。

本発明の第１の座標入力装置および第１の表示装置では、容量検出部が第１導電層、絶縁層および第２導電層からなる積層構造をなすと共に第２の導電層が網目状であることから、所定の電位差を有する第１の導電層と第２の導電層との間で静電容量が形成され、これらの間で電流ループが常に形成される。そしてこの静電容量の変化が検出されることで、選択された位置の座標成分が特定される。
また、第２導電層における網目間の開口が、この第２導電層の端部から中心部へ向けて徐々に大きくなっているため、第２導電層の端部から中心部へ向けて、開口を通り抜ける電界の大きさが徐々に大きくなる（電気力線の数が徐々に多くなる）。これにより、端部から中心部へ向けて第２導電層のインピーダンスが大きくなるのを打ち消すように作用し、中心部において位置座標を検出する感度が高まる。

本発明の第２の座標入力装置は、静電容量を検出する容量検出部を有すると共にこの容量検出部により検出された静電容量の変化に基づいて選択された位置の座標成分を特定するものであって、上記容量検出部が、一様に形成された第１導電層と、この第１導電層上に形成された絶縁層と、この絶縁層上に網目状に形成されると共に第１導電層との間に所定の電位差を有する第２導電層とを有し、この第２導電層における網目の幅が、第２導電層の端部から中心部へ向けて、徐々に太くなっているものである。
本発明の第２の表示装置は、映像を表示する表示パネルと、この表示パネル上に形成され、静電容量を検出する容量検出部を有すると共にこの容量検出部により検出された静電容量の変化に基づいて選択された位置の座標成分を特定する座標入力手段とを備え、上記容量検出部が、一様に形成された第１導電層と、この第１導電層上に形成された絶縁層と、この絶縁層上に網目状に形成されると共に第１導電層との間に所定の電位差を有する第２導電層とを有し、この第２導電層における網目の幅が、第２導電層の端部から中心部へ向けて、徐々に太くなっているものである。

本発明の第２の座標入力装置および第２の表示装置では、容量検出部が第１導電層、絶縁層および第２導電層からなる積層構造をなすと共に第２の導電層が網目状であることから、所定の電位差を有する第１の導電層と第２の導電層との間で静電容量が形成され、これらの間で電流ループが常に形成される。そしてこの静電容量の変化が検出されることで、選択された位置の座標成分が特定される。
また、第２導電層における網目の幅が、この第２導電層の端部から中心部へ向けて徐々に太くなっているため、第２導電層の端部から中心部へ向けて第２導電層のインピーダンスが小さくなり、中心部において位置座標を検出する感度が高まる。

本発明の第１の座標入力装置または第１の表示装置によれば、容量検出部を第１導電層、絶縁層および網目状の第２導電層からなる積層構造により構成すると共に、第１の導電層と第２の導電層との間で所定の電位差が生じるようにしたので、第１および第２の導電層間での電流ループを常に形成することができ、構成を複雑化することなく、使用状況によらないで確実に選択された位置の座標成分を特定することが可能となる。
また、第２導電層における網目間の開口が、この第２導電層の端部から中心部へ向けて徐々に大きくなっているようにしたので、中心部において位置座標を検出する感度を高めることができ、容量検出部内の位置によらず、位置座標を均一な感度で検出することが可能となる。
本発明の第２の座標入力装置または第２の表示装置によれば、容量検出部を第１導電層、絶縁層および網目状の第２導電層からなる積層構造により構成すると共に、第１の導電層と第２の導電層との間で所定の電位差が生じるようにしたので、第１および第２の導電層間での電流ループを常に形成することができ、構成を複雑化することなく、使用状況によらないで確実に選択された位置の座標成分を特定することが可能となる。
また、第２導電層における網目の幅が、この第２導電層の端部から中心部へ向けて徐々に太くなっているようにしたので、中心部において位置座標を検出する感度を高めることができ、容量検出部内の位置によらず、位置座標を均一な感度で検出することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る位置座標入力装置の全体構成を表すものである。この位置座標入力装置は、容量検出部１への接触体（例えば、指先など）によって選択された位置の座標成分（ｘ軸方向およびｙ軸方向の位置座標）を特定して入力するものであり、容量検出部１と、電流検出部２と、差動実効値検波回路３Ａ〜３Ｄと、誤差補正回路４と、位置座標演算部５とを備えている。

容量検出部１は、その四隅に設けられた４つの検出電極１３Ａ〜１３Ｄと、その端部に設けられた固定電位電極１６とを含んだ積層構造を有している。これら検出電極１３Ａ〜１３Ｄは、電流検出部２を介して、交流の基準信号を出力する基準信号電源Ｖ２に接続されている。一方、固定電位電極１６には、所定の直流電位からなる固定電位Ｖ１が供給されている。なお、検出電極１３Ａ〜１３Ｄは、本発明における「４つの電極」の一具体例に対応する。

ここで、図２および図３を参照して、容量検出部１の構成の詳細（積層構造）について説明する。図２，図３（Ａ），図３（Ｂ）はそれぞれ、容量検出部１の構成を斜視図、上面図および断面図で表したものである。

容量検出部１は、基材１１上に、第１導電層１２、検出電極１３Ａ〜１３Ｄ、絶縁層１４、第２導電層１５、固定電位電極１６および表面保護層１７を積層した積層構造から構成されている。

基材１１は、これら積層構造の基板であり、例えば、透明または半透明のガラス材料やプラスチック材料などにより構成される。

第１導電層１２は、基材１１上に一様に形成されており、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウムスズ）などの透明または半透明の導電性材料により構成される。また、検出電極１３Ａ〜１３Ｄはそれぞれ、前述のように第１導電層１２の四隅に配置されており、基準信号電源Ｖ２から交流の基準信号が入力されている。これら検出電極１３Ａ〜１３Ｄは、例えば、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）などの金属材料により構成される。

絶縁層１４は、第１導電層１２上および検出電極１３Ａ〜１３Ｄ上に形成されており、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）などの透明または半透明の絶縁性材料により構成される。

第２導電層１５は絶縁層１４上に形成されており、第１導電層１２と同様に、例えば、ＩＴＯなどの透明または半透明の導電性材料により構成される。この第２導電層１５は、図２および図３（Ａ）に示したように、網目状に形成されている。詳細は後述するが、第２導電層１５はこのような構成により、第１導電層１２との間で発生した電界（電気力線）が網目間の開口から通り抜けることができるように、すなわち電界をシールドしないようになっている。なお、この第２導電層１５の形状は、図２および図３（Ａ）に示したような一様な網目状のものには限られず、第２導電層１５において任意の形状の開口が複数設けられていればよい。ただし、第２導電層１５を一様な網目状に形成すれば、上記したような電界の大きさ（電気力線の数）が容量検出部１内で等方的な分布となり、位置座標を均一な感度で検出することができるので好ましい。

固定電位電極１６は、前述のように第２導電層１５の端部（図２の例では、第２導電層１５の周辺部における検出電極１３Ｃ，１３Ｄ間に対応する領域）に配置されており、固定電位Ｖ１が供給されている。したがって、第２導電層１５には固定電位電極１６を介して固定電位Ｖ１が供給され、これにより第２導電層１５は所定の固定電位Ｖ１を有するようになっている。よって、第１導電層１２と第２導電層１５との間には所定の電位差（交流の基準信号と固定電位Ｖ１との間の電位差）が生じることから、第１導電層１２には、検出電極１３Ａ〜１３Ｄを介して交流電流（検出電流）Ｉａ〜Ｉｄ（図１参照）が流れるようになっている。この固定電極１６は、例えば、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）などの金属材料により構成される。なお、固定電極１６の配置は、図２などに示した配置には限られず、第２導電層１５に固定電位Ｖ１を印加できるような配置であればよい。

表面保護層１７は、基材１１上に形成されたこれら積層構造（第１導電層１２、検出電極１３Ａ〜１３Ｄ、絶縁層１４、第２導電層１５および固定電位電極１６）の表面を保護するものであり、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などの透明または半透明の絶縁性材料により構成される。

このような構成により容量検出部１は、その積層構造間に発生する静電容量を、検出電極１３Ａ〜１３Ｄを介して検出するようになっている。詳細については、後述する。

図１の説明に戻り、電流検出部２は、４つの抵抗器Ｒａ〜Ｒｄを有する。これら抵抗器Ｒａ〜Ｒｄの一端は、それぞれ、容量検出部１の検出電極１３Ａ〜１３Ｄおよび差動実効値検波回路３Ａ〜３Ｄの第１の入力端子に接続されている。また、抵抗器Ｒａ〜Ｒｄの他端は、それぞれ、差動実効値検波回路３Ａ〜３Ｄの第２の入力端子および基準信号電源Ｖ２に接続されている。このような構成により電流検出部２は、基準信号電源Ｖ２から容量検出部１の検出電極１３Ａ〜１３Ｄへそれぞれ流れる検出電流Ｉａ〜Ｉｄの大きさに応じて抵抗器Ｒａ〜Ｒｄの両端に電圧を発生させ、差動実効値検波回路３Ａ〜３Ｄの第１および第２の入力端子へそれぞれ出力するようになっている。すなわち、電流検出部２は、電流−電圧変換を行う回路として機能している。

差動実効値検波回路３Ａ〜３Ｄは、それぞれ、基準信号電源Ｖ２から第２の入力端子へ出力される基準信号と、電流検出部２から第１の入力端子へ流れる検出電流Ｉａ〜Ｉｄの大きさに対応した電圧値（抵抗器Ｒａ〜Ｒｄの一端における電位）とに基づいて、第１および第２の入力端子間の差動実効値（実効値電圧Ｖａ〜Ｖｄ）を求める回路である。具体的には、基準信号と検出電流Ｉａ〜Ｉｄの大きさに対応した電圧値との差が大きい場合、検出電流Ｉａ〜Ｉｄの変動が大きいこととなり、実効値電圧Ｖａ〜Ｖｄの値も大きくなる。なお、これら実効値電圧Ｖａ〜Ｖｄは、位置座標演算部５へそれぞれ出力される。

誤差補正回路４は、下記のように位置座標演算部５において接触体の位置座標を特定する際の誤差を補正するための回路である。具体的には、容量検出部１に接触体が接触していないときに求められる位置座標をオフセット電圧（（−offset）および（−offset／２））とみなし、例えばその内部に設けられている図示しない記憶手段（例えば、半導体メモリなど）に記憶するようになっている。この誤差補正回路４に記憶されているオフセット電圧は位置座標演算部５へ出力され、下記のように容量検出部１に接触体が接触しているときの演算に利用されるようになっている。

位置座標演算部５は、加算回路５１〜５３と、除算回路５４，５５とを有している。加算回路５１は、実効値電圧Ｖａ，Ｖｄとオフセット電圧（−offset／２）とをそれぞれ加算し、その加算結果を除算回路５４へ出力する回路である。加算回路５２は、実効値電圧Ｖｃ，Ｖｄとオフセット電圧（−offset／２）とをそれぞれ加算し、その加算結果を除算回路５５へ出力する回路である。加算回路５３は、実効値電圧Ｖａ〜Ｖｄとオフセット電圧（−offset）とをそれぞれ加算し、その加算結果を除算回路５４，５５へそれぞれ出力する回路である。また、除算回路５４は、加算回路５１からの加算結果を加算回路５３からの加算結果で除算し、その除算結果を出力する回路である。除算回路５５は、加算回路５２からの加算結果を加算回路５３からの加算結果で除算し、その除算結果を出力する回路である。このような構成により位置座標演算部５は、差動実効値検波回路３Ａ〜３Ｄから供給される実効値電圧Ｖａ〜Ｖｄ、および誤差補正回路４から供給されるオフセット電圧（（−offset）および（−offset／２））に基づいて、接触体の位置座標（ｘ軸方向およびｙ軸方向の位置座標Ｐｘ，Ｐｙ）を特定するための演算を行い、その演算結果である位置座標Ｐｘ，Ｐｙを出力するようになっている。

具体的には、上記した除算回路５４による除算結果がｘ軸方向の位置座標Ｐｘとなる一方、除算回路５５による除算結果がｙ軸方向の位置座標Ｐｙとなる。以上の加算回路５１〜５３、および除算回路５４，５５による位置座標Ｐｘ，Ｐｙの演算をまとめると、以下の式（１），（２）のようになる。
Ｐｘ＝（Ｖａ＋Ｖｄ−offsetｘ／２）／（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ−offsetｘ）…(1)
Ｐｙ＝（Ｖｃ＋Ｖｄ−offsetｙ／２）／（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ−offsetｙ）…(2)
ここで、式（１），（２）中のoffsetｘ，offsetｙは、それぞれ、ｘ軸方向およびｙ軸方向のオフセット電圧を表している。

次に、上記した構成からなる容量検出部１の製造方法の一例について説明する。

まず、上述した材料よりなる基材１１上に、例えばスパッタリング法により、上述した材料よりなる第１導電層１２を形成する。

続いて、この第１導電層１２上の四隅に、例えば印刷法により、上述した材料よりなる検出電極１３Ａ〜１３Ｄをそれぞれ形成する。

続いて、第１導電層１２および検出電極１３Ａ〜１３Ｄ上に、例えば塗布法により、上述した材料よりなる絶縁層１４を形成する。

続いて、この絶縁層１４上に、例えばスパッタリング法により上述した材料よりなる第２導電層１５を成膜し、その後、例えばエッチングなどにより所定の形状に形成する。

続いて、この第２導電層１５上の端部に、例えば印刷法により、上述した材料よりなる固定電位電極１６を形成する。

最後に、この第２導電層１５および固定電極１６上に、例えば塗布法により、上述した材料よりなる表面保護層１７を形成する。このようにして、図２および図３に示した容量検出部１が製造される。

次に、図１〜図４を参照して、このような構成からなる座標入力装置において、接触体の位置座標を特定する処理について説明する。ここで、図４は、接触体の位置座標を特定する際の状況を断面図で表したものであり、図４（Ａ）は接触体が容量検出部１に接触していないときの状況を、図４（Ｂ）は接触体が容量検出部１に接触しているときの状況を、それぞれ表している。

まず、接触体が容量検出部１に接触してないときには、図４（Ａ）に示したように、一様に形成された第１導電層１２と網目状に形成された第２導電層１５との間において電界Ｅ１が発生し、これらの間に静電容量Ｃ１が形成される。すなわち、前述のように第２導電層１５が網目状となっていることから、発生する電界がシールドされない状態で静電容量が形成されることとなる。したがって、検出電極１３Ａ〜１３Ｄを介して交流の基準信号が入力される第１導電層１２と固定電位Ｖ１を有する第２導電層１５との間に所定の電位差が生じていることから、検出電極１３Ａ〜１３Ｄからそれぞれ交流の検出電流Ｉａ〜Ｉｄが流れる。すなわち、この位置座標入力装置の使用状況などにはよらず、常にこれらの間に電流ループが形成されることとなる。なお、接触体が容量検出部１に接触してない場合には、部分的には電界Ｅ１の集中が生じるが、容量検出部１全体としては均一であると近似できる程度であることから、検出電流Ｉａ〜Ｉｄの大きさはいずれも同一であるとみなすことができ、これらの大きさに偏りは生じない。

このようにして流れる検出電流Ｉａ〜Ｉｄは、電流検出部２によって電流−電圧変換がなされ、その大きさに応じて変換された電圧が、それぞれ差動実効値検波回路３Ａ〜３Ｄの第１の入力端子へ入力される。差動実効値検波回路３Ａ〜３Ｄでは、これら検出電流Ｉａ〜Ｉｄの大きさに対応した電圧値と、基準信号電源Ｖ２から第２の入力端子へ出力される基準信号とに基づいて、実効値電圧Ｖａ〜Ｖｄが求められる。そして、位置座標検出部５によって、これら実効値電圧Ｖａ〜Ｖｄに基づいて以下の式（３），（４）の演算を行うことにより、ｘ軸方向およびｙ軸方向のオフセット電圧offsetｘ，offsetｙがそれぞれ求められる。このようにして、接触体が容量検出部１に接触してないときの位置座標（オフセット電圧）が求められ、誤差補正回路４内の図示しない記憶手段などに記憶される。なお、上記のように接触体が容量検出部１に接触してない場合には、検出電流Ｉａ〜Ｉｄの大きさはいずれも同一であるとみなすことができることから、このときに式（３），（４）から求められる位置座標は、それぞれ１／２（すなわち、容量検出部１の中心）となる。
offsetｘ＝（Ｖａ＋Ｖｄ）／（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ）…（３）
offsetｙ＝（Ｖｃ＋Ｖｄ）／（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ）…（４）

一方、接触体６が容量検出部１に接触しているときには、図４（Ｂ）に示したように、第１導電層１２と第２導電層１５との間において電界Ｅ２（電界Ｅ１とは異なる）が発生し、これらの間における静電容量Ｃ１に加え、第２導電層１５と接触面６１との間に静電容量Ｃ２が、そして第１導電層１２と接触面６１との間に静電容量Ｃ３が、それぞれ形成される。すなわち、接触体６が接触してないときには「Ｃ１」であった静電容量が、接触しているときには、図４（Ｂ）から分かるように「Ｃ１＋（Ｃ２×Ｃ３）／（Ｃ２＋Ｃ３）」となり、静電容量の値が変化する。また、この場合も位置座標入力装置の使用状況などにはよらず、接触面６１と第１および第２導電層１２，１５との間に常に電流ループＩ１が形成される。

さらに、このときの検出電流Ｉａ〜Ｉｄの大きさはこの容量の増加分「（Ｃ２×Ｃ３）／（Ｃ２＋Ｃ３）」に比例して増加し、これら検出電流Ｉａ〜Ｉｄの偏りは、接触面６１の位置座標に応じて変化する。したがって、このようにして偏りが生じた検出電流Ｉａ〜Ｉｄが電流検出部２によってそれぞれ電流−電圧変換され、これに基づいて差動実効値検波回路３Ａ〜３Ｄによって実効電圧値Ｖａ〜Ｖｄが求められ、位置座標演算部５および誤差補正回路４によって前述の式（１），（２）の演算がなされることで、接触体６が容量検出部１に接触しているときの位置座標Ｐｘ，Ｐｙが特定される。このようにして、接触体６の位置座標Ｐｘ，Ｐｙを特定する処理が終了する。

以上のように、本実施の形態によれば、容量検出部１を第１導電層１２、絶縁層１４および網目状の第２導電層１５からなる積層構造により構成すると共に第１導電層１２と第２導電層１５との間で所定の電位差（交流の基準信号と固定電位Ｖ１との間の電位差）を生じさせるようにしたので、第１および第２の導電層１２，１５間での電流ループを常に形成することができ、使用状況によらないで確実に接触体６の位置座標Ｐｘ，Ｐｙを特定することが可能となる。

また、複雑な層構造や電極構造を必要とせず、第２導電層１５を網目状に形成すると共に、検出電極１３Ａ〜１３Ｄや固定電位電極１６についても、それぞれ第１導電層１２の四隅や第２導電層１５の端部に形成するだけでよいので、従来と比べて構成を複雑化することなく、接触体６の位置座標Ｐｘ，Ｐｙを入力することができる。

さらに、接触体６が容量検出部１に接触してないときの位置座標をオフセット電圧（offsetｘ，offsetｙ）として求め、接触体６が容量検出部１に接触しているときにはこのオフセット電圧を用いて誤差を補正するようにしたので、高い位置精度で接触体６の位置座標Ｐｘ，Ｐｙを特定することができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、容量検出部１において、基板である基材１１の表面に、導電層や絶縁層などが形成されている場合の例について説明してきたが、例えば図５に示した容量検出部７のように、基材１１が絶縁層１４を兼ねているように構成してもよい。具体的には、絶縁層１４としての基材１１の表面に、容量検出部１と同様に第２導電層１５および表面保護層１７Ａを、基材１１の裏面に、第１導電層１２および検出電極１３Ａ〜１３Ｄに加え、裏面側の表面保護層１７Ｂを、それぞれ形成するようにする。このように構成した場合も、図６（Ａ），（Ｂ）に断面図で示したように、実施の形態の場合と同様に、接触体６が接触してないときには「Ｃ４」であった静電容量が、接触しているときには「Ｃ４＋（Ｃ２×Ｃ５）／（Ｃ２＋Ｃ５）」となり、静電容量の値が変化する（電界についても、電界Ｅ３から電界Ｅ４へ変化する）。また、この場合も位置座標入力装置の使用状況などにはよらず、接触面６１と第１および第２導電層１２，１５との間に常に電流ループＩ２が形成される。したがって、上記実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。さらに、このように構成する場合には、基材１１の両面に積層構造を形成することになるので、実施の形態のように基材１１の表面のみに形成する場合と比べ、製造工程をより簡素化し、製造コストを下げることが可能となる。

また、上記実施の形態では、第２導電層１５を、一様な網目状により形成した場合の例について説明してきたが、例えば図７に上面図で示した容量検出部８Ａように、第２導電層８５Ａにおける網目間の開口が、第２導電層８５Ａの端部（具体的には、図７の場合、検出電極１３Ａ〜１３Ｄの位置）から中心部へ向けて、徐々に大きくなるように構成してもよい。このように構成した場合、第２導電層８５Ａの端部から中心部へ向けて、開口を通り抜ける電界の大きさが徐々に大きくなる（電気力線の数が徐々に多くなる）ことから、端部から中心部へ向けて第２導電層８５Ａのインピーダンスが大きくなるのを打ち消すように作用し、中心部において位置座標Ｐｘ，Ｐｙを検出する感度が高まる。よって、上記実施の形態における効果に加え、容量検出部８Ａ内の位置によらず、位置座標Ｐｘ，Ｐｙを均一な感度で検出することが可能となる。

また、例えば図８に上面図で示した容量検出部８Ｂように、第２導電層８５Ｂにおける網目の幅が、第２導電層８５Ｂの端部（具体的には、図８の場合も、検出電極１３Ａ〜１３Ｄの位置）から中心部へ向けて、徐々に太くなるように構成してもよい。このように構成した場合、第２導電層８５Ｂの端部から中心部へ向けて第２導電層８５Ｂのインピーダンスが小さくなることから、図７の場合と同様に、中心部において位置座標Ｐｘ，Ｐｙを検出する感度が高まる。よって、この場合も上記実施の形態における効果に加え、インピーダンスによる影響をも考慮することができることから、容量検出部８Ｂ内の位置によらず、位置座標Ｐｘ，Ｐｙをより均一な感度で検出することが可能となる。

また、上記実施の形態では、４つの検出電極１３Ａ〜１３Ｄがそれぞれ、第１導電層１２の四隅に配置されている場合に例について説明してきたが、これら検出電極の配置および数はこの場合の例には限られず、第１導電層１２の端部から、基準信号が入力されるように構成すればよい。なお、上記実施の形態のように、４つの検出電極をそれぞれ第１導電層１２の四隅に配置した場合、発生する電界において等電位面が形成しやすくなることから、位置座標Ｐｘ，Ｐｙの検出感度が向上するので好ましい。

また、上記実施の形態では、第１導電層１２と第２導電層１５との間に生ずる所定の電位差は、交流の基準信号と直流の固定電位Ｖ１との間の電位差によってなされている場合の例について説明してきたが、所定の電位差をなすものはこれらには限られず、所定の電位差が生じていればよい。

また、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、また他の成膜方法および成膜条件としてもよい。例えば、上記実施の形態では、容量検出部１が透明または半透明の材料により構成されている場合に例ついて説明してきたが、必ずしも透明または半透明の材料により構成されているとは限らず、この位置座標入力装置の用途に応じて、不透明材料により構成するようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態では、座標入力装置および容量検出部１の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素または全ての層を備える必要はなく、また、他の構成要素または他の層を備えていてもよい。

なお、本発明の座標入力装置は、例えば図９に示したような表示装置９に適用することができる。具体的には図１０に示したように、例えば本発明の容量検出部１（あるいは容量検出部７，８Ａ，８Ｂなど）を透明材料などにより形成すると共に、例えば有機または無機のＥＬ（ElectroLuminescence）ディスプレイやＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などからなる表示パネル９０上に配置するように構成すればよい。このように構成してなる表示装置９は、表示パネル９０からの出射光ＬＯによって映像を表示すると共に、図９に示したように、接触体６による容量検出部１への接触面６１の位置座標をも表示することが可能である。特に、この表示装置９が携帯型のものであっても、その使用状況などによらず、位置座標を特定して入力することが可能である。

本発明の一実施の形態に係る座標入力装置の全体構成を表す機能ブロック図である。 図１に示した容量検出部の構成の一例を表す斜視図である。 図１に示した容量検出部の構成の一例を表す上面図および断面図である。 位置座標の特定処理の一例を説明するための断面図である。 容量検出部の構成の他の例を表す斜視図である。 位置座標の特定処理の他の例を説明するための断面図である。 容量検出部の構成の他の例を表す上面図である。 容量検出部の構成の他の例を表す上面図および断面図である。 本発明の座標入力装置を用いた表示装置の構成の一例を表す模式図である。 本発明の座標入力装置を用いた表示装置の構成の一例を表す断面図である。 従来の座標入力装置における容量検出部の構成の一例を表す上面図および断面図である。 従来の座標入力装置における容量検出部の構成の他の例を表す上面図である。

符号の説明

１，７，８Ａ，８Ｂ…容量検出部、１１…基材、１２…第１導電層、１３Ａ〜１３Ｄ…検出電極、１４…絶縁層、１５，８５Ａ，８５Ｂ…第２導電層、１６…固定電位電極、１７，１７Ａ，１７Ｂ…表面保護層、２…電流検出部、３Ａ〜３Ｄ…差動実効値検波回路、４…誤差補正回路、５…位置座標演算部、５１〜５３…加算回路、５４，５５…除算回路、６…接触体、６１…接触面、９…表示装置、９０…表示パネル、Ｉａ〜Ｉｄ…検出電流、Ｒａ〜Ｒｄ…抵抗器、Ｖ１…固定電位、Ｖ２…基準信号電源、Ｖａ〜Ｖｄ…実効値電圧、Ｐｘ，Ｐｙ…位置座標、Ｃ１〜Ｃ５…静電容量、Ｅ１〜Ｅ４…電界、Ｉ１，Ｉ２…電流ループ、ＬＯ…出射光。

Claims (8)

1. 静電容量を検出する容量検出部を有すると共にこの容量検出部により検出された静電容量の変化に基づいて選択された位置の座標成分を特定する座標入力装置であって、
   前記容量検出部は、
   一様に形成された第１導電層と、
   前記第１導電層上に形成された絶縁層と、
   前記絶縁層上に網目状に形成されると共に前記第１導電層との間に所定の電位差を有する第２導電層と
   を有し、
   前記第２導電層における網目間の開口が、第２導電層の端部から中心部へ向けて、徐々に大きくなっている
   座標入力装置。
2. 前記容量検出部は、前記第１導電層上の四隅に形成された４つの電極を有し、
   前記所定の電位差は、前記４つの電極を介して印加される電圧によるものである
   請求項１に記載の座標入力装置。
3. 前記絶縁層が、前記容量検出部の基板を兼ねており、
   前記基板の一方の面側に前記第１導電層が、前記基板の他方の面側に前記第２導電層がそれぞれ形成されている
   請求項１に記載の座標入力装置。
4. 映像を表示する表示パネルと、
   前記表示パネル上に形成され、静電容量を検出する容量検出部を有すると共にこの容量検出部により検出された静電容量の変化に基づいて選択された位置の座標成分を特定する座標入力手段と
   を備え、
   前記容量検出部は、
   一様に形成された第１導電層と、
   前記第１導電層上に形成された絶縁層と、
   前記絶縁層上に網目状に形成されると共に前記第１導電層との間に所定の電位差を有する第２導電層と
   を有し、
   前記第２導電層における網目間の開口が、第２導電層の端部から中心部へ向けて、徐々に大きくなっている
   表示装置。
5. 静電容量を検出する容量検出部を有すると共にこの容量検出部により検出された静電容量の変化に基づいて選択された位置の座標成分を特定する座標入力装置であって、
   前記容量検出部は、
   一様に形成された第１導電層と、
   前記第１導電層上に形成された絶縁層と、
   前記絶縁層上に網目状に形成されると共に前記第１導電層との間に所定の電位差を有する第２導電層と
   を有し、
   前記第２導電層における網目の幅が、第２導電層の端部から中心部へ向けて、徐々に太くなっている
   座標入力装置。
6. 前記容量検出部は、前記第１導電層上の四隅に形成された４つの電極を有し、
   前記所定の電位差は、前記４つの電極を介して印加される電圧によるものである
   請求項５に記載の座標入力装置。
7. 前記絶縁層が、前記容量検出部の基板を兼ねており、
   前記基板の一方の面側に前記第１導電層が、前記基板の他方の面側に前記第２導電層がそれぞれ形成されている
   請求項５に記載の座標入力装置。
8. 映像を表示する表示パネルと、
   前記表示パネル上に形成され、静電容量を検出する容量検出部を有すると共にこの容量検出部により検出された静電容量の変化に基づいて選択された位置の座標成分を特定する座標入力手段と
   を備え、
   前記容量検出部は、
   一様に形成された第１導電層と、
   前記第１導電層上に形成された絶縁層と、
   前記絶縁層上に網目状に形成されると共に前記第１導電層との間に所定の電位差を有する第２導電層と
   を有し、
   前記第２導電層における網目の幅が、第２導電層の端部から中心部へ向けて、徐々に太くなっている
   表示装置。

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