JP4408431B2

JP4408431B2 - 入力装置

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Publication number: JP4408431B2
Application number: JP2005364670A
Authority: JP
Inventors: 忠満佐藤; 秀三小野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2010-02-03
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Description

本発明は、電極間の静電界の変化に基づいて操作体が近接した位置を検出できる入力装置に係り、特に、複数の検出領域に区分されている入力装置に関する。

下記の特許文献１には、複数本のＸ電極とＹ電極がマトリクス状に配列された静電容量方式の座標入力装置が開示されている。

この座標入力装置では、ガラス基板の一方の面に複数本のＸ電極が配列され、他方の面に複数本のＹ電極が配列されており、Ｘ電極とＹ電極はガラス基板を介してマトリクス状に配設されて、各Ｘ電極とその下方の各Ｙ電極との間に所定の静電容量が形成されている。

制御部によって、各Ｘ電極が発信回路と接続可能な状態にさせられ、各Ｙ電極もオン状態にさせられて、各Ｘ電極と各Ｙ電極に所定の電位が印加される。この状態で、指などが座標入力装置に押し当てられると、Ｘ電極とＹ電極との間の静電界が変化し、この静電界の変化に応じた電圧変化が各Ｙ電極から出力される。各Ｙ電極から出力された電圧変化は、Ａ／Ｄ変換手段等を介して制御部に読み込まれる。制御部に設けられた電圧検出手段は、Ａ／Ｄ変換手段から出力されるデータに基づいて、近接しているＸ電極とＹ電極との静電界の変化している箇所が特定されて、指などが押し当てられた箇所の位置情報を検出することが可能となる。
特開平８−１３７６０７号公報

前記の静電容量方式の入力装置では、指などが押し当てられた位置をＸ−Ｙ座標上の位置として精度良く検出する必要があるため、隣り合うＸ電極の間隔と、隣り合うＹ電極の間隔をあまり広くできない。例えば、隣り合うＸ電極の間隔を指が操作面に接触したときの接触面積よりも大幅に広くすると、隣り合うＸ電極の中間位置に指を接触させたときなどに、Ｘ電極とＹ電極との間の静電界の変化を精度良く検出できなくなって、指が接触した位置を特定するのが難しくなる。

そのため、入力装置の検出領域の面積を広くするためには、この面積の増加に応じてＸ電極の数とＹ電極の数が増加することが必要になり、さらに増加したＸ電極に順に電位を与え、また増加したＹ電極に順に電位を与えることが必要となるため、各電極に電位を与えるための駆動回路の構成が複雑になる。

さらに、例えば携帯電話機などの情報端末機器の複数の領域に、指などが接触したことを検出できる検出領域を設けようとすると、それぞれの検出領域に、Ｘ電極とＹ電極を有する基板を個別に配置する必要が生じるのみならず、各基板ごとに、Ｘ電極およびＹ電極にそれぞれ電位を与えるための駆動回路が個別に必要になる。複数の検出領域のそれぞれに対応した駆動回路を備えた場合、小型の機器内に搭載される回路の数が増加し、それぞれの駆動回路を個別に制御するための制御回路の構成も複雑になる。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、複数の検出領域のＸ電極やＹ電極に電位を与える駆動回路の構成を簡単にでき、しかも複数の検出領域に操作体が接触した位置を精度良く検出でき、または、簡単な構成の駆動回路を用いて、広い面積で操作体の近接位置を検出できる入力装置を提供することを目的としている。

第１の本発明は、複数の検出領域を有し、それぞれの検出領域に、互いに絶縁されて直交するＸ電極およびＹ電極と前記Ｘ電極と前記Ｙ電極との間で静電容量を形成する検出電極とが設けられ、
前記検出電極は、検出領域ごとに互いに独立しているとともに、前記検出電極と導通する出力ラインが、各検出領域ごとに個別に引き出されており、
複数の検出領域のＸ電極を選択して電位を与えるＸドライバーと、複数の検出領域のＹ電極を選択して電位を与えるＹドライバーが設けられており、
電位が与えられたＸ電極と検出電極との間の静電界の変化、および電位が与えられたＹ電極と検出電極との間の静電界の変化が、前記検出電極で検出されるとともに、前記静電界の変化が前記出力ラインによって各検出領域ごとに個別に取り出されることを特徴とするものである。

第１の本発明では、例えば、少なくとも１つの検出領域には、Ｘ電極とＹ電極がそれぞれ複数本設けられている。

第２の本発明は、少なくとも第１の検出領域と第２の検出領域を有し、第１の検出領域に、互いに絶縁されて直交する複数のＸ電極およびＹ電極と前記Ｘ電極と前記Ｙ電極との間で静電容量を形成する検出電極とが設けられ、第２の検出領域には、Ｘ電極とＹ電極のいずれか一方およびＸ電極またはＹ電極いずれか一方との間で静電容量を形成する検出電極が設けられ、
前記検出電極は、検出領域ごとに互いに独立しているとともに、前記検出電極と導通する出力ラインが、各検出領域ごとに個別に引き出されており、
前記第１の検出領域のＸ電極を選択して電位を与えるＸドライバーと、前記第１の検出領域のＹ電極を選択して電位を与えるＹドライバーとを有し、前記第２の検出領域に設けられたＸ電極は、前記Ｘドライバーから電位が与えられ、または前記第２の検出領域に設けられたＹ電極は、前記Ｙドライバーから電位が与えられ、
前記第１の検出領域では、電位が与えられたＸ電極と検出電極との間の静電界の変化、および電位が与えられたＹ電極と検出電極との間の静電界の変化が検出電極によって検出され、前記第２の検出領域では、電位が与えられたＸ電極と検出電極との間の静電界の変化、または電位が与えられたＹ電極と検出電極との間の静電界の変化が、前記検出電極で検出されるとともに、前記静電界の変化が前記出力ラインによって各検出領域ごとに個別に取り出されることを特徴とするものである。

第２の本発明は、例えば、前記第１の検出領域には、Ｘ電極とＹ電極がそれぞれ複数本設けられているものである。

前記本発明の入力装置では、異なる検出領域に設けられたＸ電極またはＹ電極が、共通のＸドライバーまたは共通のＹドライバーによって選択されて電位が与えられる。共通の駆動回路、すなわち共通のＸドライバーや共通のＹドライバーによって、異なる検出領域のＸ電極やＹ電極に対して選択的に電位を与えることができ、一方、検出電極は、各検出領域ごとに個別に設けられているため、この検出電極と、選択されたＸ電極やＹ電極との間の電圧変化を検出することにより、導電体である指などの操作体がどの検出領域に接近し（どの検出領域の接触し）、さらにその検出領域内のどの座標位置に接近したのかを検出できる。

本発明は、前記Ｘドライバーによって、異なる検出領域のいずれかのＸ電極が同時に選択されて電位が与えられる。または、前記Ｙドライバーによって、異なる検出領域のいずれかのＹ電極が同時に選択されて電位が与えられる。

このように、共通のＸドライバーによって、異なる検出領域のＸ電極（一方の検出領域のいずれかのＸ電極と、他方の検出領域のいずれかのＸ電極）が同時に選択され、または共通のＹドライバーによって、異なる検出領域のＹ電極（一方の検出領域のいずれかのＹ電極と、他方の検出領域のいずれかのＹ電極）が同時に選択されるように構成すると、Ｘドライバーによる電極の選択極数と、Ｙドライバーによる電極の選択極数を、電極の総数よりも少なくでき、回路構成を容易にできる。

前記本発明は、検出領域ごとに独立した基板、または検出領域間で連続する基板を有し、Ｘ電極が前記基板の一方の面に、Ｙ電極が前記基板の他方の面に設けられ、それぞれの検出電極が、前記一方の面または他方の面に設けられているものとして構成できる。

複数の検出領域が、互いに独立した基板に形成されている場合は、検出領域を同じ機器の異なる箇所に離れて配置することができる。複数の検出領域に共通する基板が用いられている場合には、複数の検出領域を互いに接近した位置に配置することができ、または複数の検出領域を互いに連続する操作領域として使用することも可能であり、結果として指などで操作する検出領域を実質的に広くできる。

さらに、本発明は、電位が与えられたＸ電極と検出電極との間の静電界の変化と、電位が与えられたＹ電極と検出電極との間の静電界の変化とから、導電体である操作体が近接している検出領域、およびその検出領域内での前記操作体が近接している位置情報を生成するデータ処理部が設けられているものである。

この場合に、それぞれの検出領域ごとに引き出された前記出力ラインを順に選択して前記データ処理部に接続させる切換え部が設けられていることが好ましい。

検出領域ごとに個別に設けられた検出電極を順に切換えてデータ処理部に接続させると、共通のデータ処理部を用いて、複数の検出領域における指などの接触位置を検出することが可能である。この場合に、データ処理部では１つの検出電極の電位変化を検出すればよいため、データ処理部の構成を簡単にできる。ただし、本発明では、複数の検出領域ごとに設けられた検出電極のそれぞれを共通のデータ処理部に接続し、このデータ処理部において、全ての検出電極の電圧変化を検出し、その結果、どの検出領域に指などが接触したのかを検出できるようにしてもよい。

本発明は、異なる検出領域のＸ電極どうしが接続されているものとし、または異なる検出領域のＹ電極どうしが接続されているものとして構成できる。

異なる検出領域間において、Ｘ電極どうしを接続し、あるいはＹ電極どうしを接続することによって、Ｘ電極に対する電位の印加、Ｙ電極に対する電位の印加を、片側の検出領域に対してのみ行えばよくなり、ＸドライバーやＹドライバーの電圧印加動作を各検出領域に割り振るための接続構造が不要になる。

なお、本発明は、前記態様に限られるものではなく、例えば、複数の検出領域全てがＹ電極のみを有し、あるいは複数の検出領域の全てがＸ電極のみを有するものであって、各検出領域ごとに個別の検出電極が設けられ、共通のＸドライバーによって、全ての検出領域のＸ電極に電位が与えられ、あるいは共通のＹドライバーによって、全ての検出領域のＹ電極に電位が与えられるものであってもよい。あるいは、第１の検出領域にはＸ電極のみが設けられ、第２の検出領域にはＹ電極のみが設けられ、あるいはＸ電極とＹ電極が逆であって、各検出領域ごとに個別の検出電極が設けられ、またＸドライバーまたはＹドライバーが全ての検出領域において共通に使用されるものであってもよい。

本発明の入力装置は、簡単な回路構成によって、複数の検出領域での操作体の近接位置または接触位置を検出できるようになり、互いに分離して配置された検出領域に対する操作体の近接・接触位置や、広い面積の操作領域に対する操作体の近接・接触位置を高精度に検出できるようになる。

図１は本発明の第１の実施の形態の入力装置の回路構成を示す回路ブロック図、図２は、前記入力装置における検出領域の構造の詳細を示す拡大説明図である。

この入力装置は、第１の検出領域１と第２の検出領域２を有している。第１の検出領域１と第２の検出領域２は、互いに独立した基板上に形成されていてもよいし、または連続する基板上に、第１の検出領域１と第２の検出領域２とが区画されて形成されてもよい。この実施の形態では、第１の検出領域１と第２の検出領域２が、連続する基板上に形成されており、この基板として可撓性の樹脂フィルム基板が使用されている。樹脂フィルム基板は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やポリイミドなど所定の誘電率を持つ有機材料基板が使用される。

第１の検出領域１では、基板の一方の面（図の手前側の面）に、Ｙ方向に直線的で且つ互いに平行に延びるとともにＸ方向へ一定のピッチで形成された複数のＸ電極Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ６が形成されている。基板の他方の面（図の奥側の面）には、Ｘ方向に直線的で且つ平行に延びるとともにＹ方向へ一定のピッチで形成された複数のＹ電極Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５，Ｙ６，Ｙ７，Ｙ８が形成されている。前記各Ｘ電極が形成された基板の一方の面には、第１の検出電極Ｓ１が設けられている。それぞれの検出電極Ｓ１は、Ｙ方向に直線的で且つ互いに平行に延びるとともにＸ方向へ一定のピッチで形成され、個々の検出電極Ｓ１は、隣り合うＸ電極間の中点に位置している。複数の第１の検出電極Ｓ１は互いに接続されて、共通の第１の出力ラインＳａに集約されている。

第２の検出領域２では、基板の一方の面に、互いに平行なＸ電極Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３，Ｘ１４，Ｘ１５，Ｘ１６が形成され、他方の面に、互いに平行なＹ電極Ｙ１１，Ｙ１２，Ｙ１３、Ｙ１４，Ｙ１５，Ｙ１６，Ｙ１７，Ｙ１８が形成されている。また、一方の面には、第２の検出電極Ｓ２が形成されている。この第２の検出電極Ｓ２は、隣り合うＸ電極の中点に位置してＹ方向に直線的に延び且つ互いに平行に形成されている。そして、複数の第２の検出電極Ｓ２は、互いに接続されて、共通の第２の出力ラインＳｂに集約されている。

第１の検出領域１と第２の検出領域２では、それぞれＸ電極とＹ電極および検出電極Ｓ１またはＳ２が、互いに絶縁された状態で形成されている。

前記Ｘ電極とＹ電極および第１の検出電極Ｓ１と第２の検出電極Ｓ２は、銀、銅などの低抵抗の導電性材料で形成されている。あるいは、各電極をＩＴＯなどの透明電極材料で形成することも可能であり、この透明電極材料を使用することにより、第１の検出領域１や第２の検出領域２の背部に表示装置を設けることが可能である。第１の検出領域１と第２の検出領域２の表面（図の手前側の表面）はカバーで覆われている。このカバーは、薄い合成樹脂板などの非導電性材料で形成されている。あるいは、携帯電話機などの携帯用端末機器などの各種電子機器を構成する合成樹脂製の筐体の一部が前記カバーとして使用されてもよい。

第１の検出領域１と第２の検出領域２では、Ｘ電極と検出電極Ｓ１またはＳ２との間に所定の静電容量が形成され、Ｙ電極と検出電極Ｓ１またはＳ２との間に所定の静電容量が形成されている。操作体で且つ導電体である指が、第１の検出領域１や第２の検出領域２を覆う前記カバーに接触すると、導電体である指と前記各電極との間に容量が形成され、Ｘ電極と検出電極Ｓ１またはＳ２との間の静電界が変化する。その結果、Ｘ電極と検出電極との電極間の静電容量が低下し、また、Ｙ電極と検出電極との電極間の静電容量が低下する。

第１の検出領域１と第２の検出領域２では、Ｘ電極とＹ電極が順に選択されて電位が与えられ、Ｘ電極と検出電極との間の電位差の変化、およびＹ電極と検出電極との間の電位差の変化を監視することで、電極間の静電容量の変化を検出することができる。

図２に示すように、第１の検出領域１のＸ電極Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ６と、第２の検出領域２のＸ電極Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３，Ｘ１４，Ｘ１５，Ｘ１６は、接続ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６によって、個別に接続されている。すなわち、Ｘ電極Ｘ１とＸ電極Ｘ１１が、接続ラインＬ１を介して接続され、Ｘ電極Ｘ２とＸ電極Ｘ１２が、接続ラインＬ２を介して接続され、Ｘ電極Ｘ３とＸ１３、Ｘ４とＸ１４、Ｘ５とＸ１５、Ｘ６とＸ１６とが、それぞれ接続ラインＬ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６によって個別に接続されている。

前記接続ラインＬ１ないしＬ６は、第１の検出領域１および第２の検出領域２が形成されているのと同じ基板上に形成されている。また、第１の検出領域１と第２の検出領域２が、個別の基板に形成される場合には、両基板を繋ぐ可撓性のシートに前記接続ラインＬ１ないしＬ６が形成される。

図１と図２に示すように、入力装置にはＸドライバー１１とＹドライバー１２が設けられている。Ｘドライバー１１とＹドライバー１２は、制御部１３によって制御される。電源回路１４で生成される所定の電位は、Ｘドライバー１１によって、第１の検出領域１のＸ電極Ｘ１ないしＸ６に順番に印加される。したがって、第１の検出領域１のＸ電極Ｘ１と第２の検出領域２のＸ電極Ｘ１１は同時に選択されて同じ電位が与えられ、次に、Ｘ電極Ｘ２とＸ電極Ｘ１２が同時に選択されて同じ電位が与えられ、さらにＸ電極Ｘ３とＸ電極Ｘ１３が同時に選択されて同じ電位が与えられ、全てのＸ電極に対して、電位の印加が繰り返される。

第１の検出領域１のＸ電極Ｘ１ないしＸ６と、第２の検出領域２のＸ電極Ｘ１１ないしＸ１６は、接続ラインＬ１ないしＬ６によって個別に接続されているため、Ｘドライバー１１によって、第１の検出領域１のＸ電極Ｘ１ないしＸ６を順番に選択することにより、第２の検出領域２のＸ電極Ｘ１１ないしＸ１６も同時に選択することができる。そのため、Ｘドライバー１１から与えられる電位を、第１の検出領域１のＸ電極と第２の検出領域２のＸ電極とに分配するための手段が不要であり、回路構成を簡単にできる。

電源回路１４で生成される所定の電位は、Ｙドライバー１２によって、第１の検出領域１のＹ電極と、第２の検出領域２のＹ電極に順番に与えられる。図示省略するが、第１の検出領域１のＹ電極Ｙ１と第２の検出領域２のＹ電極Ｙ１１は、互いに接続されて、Ｙドライバー１２に接続されており、Ｙ電極Ｙ２とＹ１２が互いに接続されてＹドライバー１２に接続されている。同様に、Ｙ３とＹ１３、Ｙ４とＹ１４、Ｙ５とＹ１５、Ｙ６とＹ１６、Ｙ７とＹ１７、Ｙ８とＹ１８が互いに接続されてＹドライバー１２に接続されている。

よって、Ｙドライバー１２によって、第１の検出領域１のＹ電極Ｙ１と第２の検出領域２のＹ電極Ｙ１１が同時に選択されて所定の電位が与えられ、その後に、Ｙ２とＹ１２、Ｙ３とＹ１３、Ｙ４とＹ１４、Ｙ５とＹ１５、Ｙ６とＹ１６、Ｙ７とＹ１７、Ｙ８とＹ１８が順番に選択されて所定の電位が与えられる。

なお、Ｘ電極への電位の印加とＹ電極への電位の印加は、異なる時刻で行われ、いずれかのＸ電極といずれかのＹ電極に同時に電位が印加されることはない。

図１に示すように、入力装置には、第１の検出領域１と第２の検出領域２に、指が接近したことを検出し、また第１の検出領域１と第２の検出領域２での指が接近した位置の座標情報を演算するデータ処理部１５が設けられている。第１の検出領域１に設けられた第１の検出電極Ｓ１から引き出される第１の出力ラインＳａと、第２の検出領域２に設けられた第２の検出電極Ｓ２から引き出された第２の出力ラインＳｂは、切換え部１６に接続されている。切換え部１６は制御部１３によって制御され、第１の出力ラインＳａと第２の出力ラインＳｂが、交互に切換えられてデータ処理部１５に与えられる。

切換え部１６によって第１の出力ラインＳａが選択されている時間、および第２の出力ラインＳｂが選択されている時間は、Ｙドライバー１２が、Ｙ電極Ｙ１とＹ１１の選択をした時から、Ｙ８とＹ１８を選択した時までの、全てのＹ電極を選択するのに要する時間の整数倍である。

次に、上記第１の実施の形態の入力装置の動作について説明する。
制御部１３の制御動作に基づいて、Ｘドライバー１１によって、第１の検出領域１のＸ電極Ｘ１ないしＸ６と、第２の検出領域２のＸ電極Ｘ１１ないしＸ１６が順番に選択されて、両検出領域１，２の各Ｘ電極に対して同時に所定の電位が与えられる。その結果、第１の検出領域１では、選択されたＸ電極と検出電極Ｓ１との間に電圧が印加され、第２の検出領域２でも、選択されたＸ電極と検出電極Ｓ２との間に電圧が印加される。また、Ｙドライバー１２によって、第１の検出領域１のＹ電極Ｙ１ないしＹ８と、第２の検出領域２のＹ電極Ｙ１１ないしＹ１８が選択されて所定の電位が与えられ、第１の検出領域１では、選択されたＹ電極と検出電極Ｓ１との間に所定の電圧が印加され、このときに、同時に、第２の検出領域２でも、選択されたＹ電極と検出電極Ｓ２との間に所定の電圧が印加される。

第１の検出領域１を覆うカバーに操作体である指が触れ、指が第１の検出領域１に接近すると、指が触れた位置に隣接するＸ電極と検出電極Ｓ１との間の静電界が変化し、そのＸ電極と検出電極Ｓ１との間の静電容量が低下する。よって、選択されて電位が与えられたＸ電極を順番に監視したときに、指が接近している箇所のＸ電極と検出電極Ｓ１との間の電圧が、指が接近していない箇所のＸ電極と検出電極Ｓ１との間の電圧に比べて変化する。通常は、Ｘ電極の間隔が、指とカバーとの接触面積よりも狭く設定されている。この場合、例えば、指が接近している２つのＸ電極のうちの、一方のＸ電極と検出電極Ｓ１との間の電圧と、他方のＸ電極と検出電極Ｓ１との間の電圧とを対比することで、指が、両Ｘ電極の間のどの位置に触れようとしているのかを検出できる。

同様に、第１の検出領域１を覆うカバーに指が触れたときに、指が触れた位置に隣接するＹ電極と検出電極Ｓ１との間の静電界が変化し、Ｙ電極と検出電極Ｓ１との間の静電容量が低下する。よって、Ｙドライバー１２で選択されて電位が与えられたＹ電極と検出電極Ｓ１との間の電圧は、指の接近位置に隣接したＹ電極と、指が接近していないＹ電極とで変化する。

図１に示す切換え部１６によって、第１の出力ラインＳａが、データ処理部１５に接続されているときに、電位が与えられているＸ電極と検出電極Ｓ１との電圧を、Ｘ電極の選択順に監視していくことによって、データ処理部１５では、第１の検出領域１において指が接近している位置のＸ座標位置を特定して、Ｘ座標情報を生成することができる。同様に、Ｙドライバー１２で電位が与えられているＹ電極と検出電極Ｓ１との電圧を、Ｙ電極の選択順に監視していくことによって、データ処理部１５では、第１の検出領域１における指の接近位置のＹ座標位置を特定し、Ｙ座標情報を生成することができる。

第１の検出領域１のＸ電極およびＹ電極に電位が与えられているときに、同時に、第２の検出領域２のＸ電極およびＹ電極にも電位が与えられている。したがって、第２の検出領域２の検出電極Ｓ２からの第２の出力ラインＳｂが、切換え部１６で切換えられて、データ処理部１５に接続されているときに、第２の検出領域２において、電位が与えられているＸ電極と検出電極Ｓ２との電圧を、Ｘ電極の選択順に監視することで、データ処理部１５では、第２の検出領域２において指が接近した位置のＸ座標位置を特定し、Ｘ座標情報を生成することができる。同様に、第２の検出領域２において、電位が与えられているＹ電極と検出電極Ｓ２との間の電圧を、Ｙ電極の選択順に監視することで、データ処理部１５では、第２の検出領域２において指が接近した位置のＹ座標位置を特定し、Ｙ座標情報を生成することができる。

前記入力装置では、Ｘドライバー１１によって、第１の検出領域１の各Ｘ電極と第２の検出領域２の各Ｘ電極に対して、同時に電位が与えられ、Ｙドライバー１２によって、第１の検出領域１の各Ｙ電極と第２の検出領域２の各Ｙ電極に対して同時に電位が与えられる。そして、第１の検出領域１と第２の検出領域２とで、個別の検出電極Ｓ１とＳ２が設けられ、この検出電極Ｓ１とＳ２の出力が、データ処理部１５で識別して検出される。しかも、切換え部１６によって、第１の検出電極Ｓ１と第２の検出電極Ｓ２とを切換えるタイミングを、制御部１３で認識できる。

そのため、指が第１の検出領域１に接近しているか、第２の検出領域２に接近しているのかを識別できるとともに、共通のデータ処理部１５によって、第１の検出領域１において指が接近している箇所のＸ−Ｙ座標情報と、第２の検出領域２において指が接近している箇所のＸ−Ｙ座標情報の双方を生成することができる。さらには、第１の検出領域１と第２の検出領域２の双方に同時に指が接近したときも、共通のデータ処理部１５によって、第１の検出領域１において指が接近している箇所のＸ−Ｙ座標情報と、第２の検出領域２において指が接近している箇所のＸ−Ｙ座標情報を生成することができる。

図３は、本発明の第２の実施の形態の入力装置における検出領域の構造の詳細を示す拡大説明図である。

図３に示す入力装置は、第１の検出領域１の構造が図１と図２に示す第１の実施の形態の入力装置と同じである。図３に示す入力装置には、第２の検出領域３１が設けられており、この第２の検出領域３１は、第１の検出領域１と同じ基板または別の基板に設けられている。

第２の検出領域３１には、Ｘ電極Ｘ３２が１本のみ設けられ、Ｙ電極Ｙ３１も１本のみ設けられている。Ｘ電極Ｘ３２は、接続ラインＬ３２によって、第１の検出領域１のＸ電極Ｘ２に接続されている。Ｙ電極Ｙ３１は、前記Ｘ電極Ｘ３２とは基板の別の面に設けられ、Ｘ電極Ｘ３２と絶縁され且つ直交して設けられている。

第１の検出領域１には、複数の第１の検出電極Ｓ１が設けられて、この第１の検出電極Ｓ１は、第１の出力ラインＳａに集約されている。第２の検出領域３１には１本の第２の検出電極Ｓ３１が設けられている。この第２の検出電極Ｓ３１は、Ｙ電極Ｙ３１と近接する位置でＹ電極Ｙ３１と平行に形成されている。第２の検出電極Ｓ３１は、Ｙ電極Ｙ３１と同じ面に形成されており、第２の検出電極Ｓ３１は、Ｘ電極Ｘ３２と絶縁された状態で直交している。

この入力装置では、Ｘドライバー１１によって第１の検出領域１のＸ電極Ｘ２が選択されたときに同時に第２の検出領域３１のＸ電極Ｘ３２が選択されて、Ｘ電極Ｘ２とＸ電極Ｘ３２に同時に電位が印加される。また、Ｙ電極Ｙ３１には、Ｙドライバー１２から電位が印加される。そのタイミングは、第１の検出領域１のＹ電極Ｙ８に電位が印加された後に、第２の検出領域３１のＹ電極Ｙ３１が選択されて、Ｙ電極Ｙ１ないしＹ８とは異なるタイミングでＹ電極Ｙ３１に電位が印加されてもよいし、Ｙ１ないしＹ８のいずれかのＹ電極と同時にＹ電極Ｙ３１に電位が印加されてもよい。

第１の検出領域１の第１の検出電極Ｓ１から延びる第１の出力ラインＳａと、第２の検出領域３１の第２の検出電極Ｓ３１から延びる第２の出力ラインＳｃは、図１にした切換え部１６によって交互に切換えられてデータ処理部１５に与えられる。

図３に示す入力装置では、指が第１の検出領域１に接近したか第２の検出領域３１に接近したかの検出が可能である。第１の検出領域１に指が接近したときには、その接近位置が第１の検出領域１のどの位置であるかをＸ−Ｙ座標上で認識できる。第２の検出領域３１では、Ｙ電極Ｙ３１に電位が与えられているときの、Ｙ電極Ｙ３１と第２の検出領域Ｓ３１との静電容量の変化を監視することにより、第２の検出領域３１に指が接近しているか否かを検出できる。また、Ｘ電極Ｘ３２に電位が与えられているときの、Ｘ電極Ｘ３２と第２の検出電極Ｓ３１との静電容量の変化を監視することにより、第２の検出領域に接近している指が、Ｘ電極Ｘ３２が設けられている領域付近に至ったか否かの検出が可能である。例えば、指が、Ｘ電極Ｘ３２の付近を触れたと判断したときに、制御部１３では所定のスイッチ入力が行われたと判断することが可能である。

図４は本発明の第３の実施の形態の入力装置を示している。
図４に示す入力装置の第１の検出領域１は、前記第１の実施の形態と第２の実施の形態と同じである。図４に示す入力装置の第２の検出領域３１Ａには、１本のＹ電極Ｙ３１と１本の第２の検出電極Ｓ３１のみが設けられており、第２の検出領域３１ＡにはＸ電極が設けられていない。すなわち、第２の検出領域３１Ａの構造は、図３に示す第２の検出領域３１からＸ電極Ｘ３２を除去したのと同じものである。

図４に示す入力装置では、第１の検出領域１に指が接近したときに、その接近位置をＸ−Ｙ座標上の位置として認識できる。また、第２の検出領域３１Ａに指が接近したときには、この第２の検出領域３１Ａを覆うカバーに指が触れたか否かのみを検出できるようになる。

図５は本発明の第４の実施の形態の入力装置を示している。
図５に示す入力装置の第１の検出領域１の構造は、前記各実施の形態の第１の検出領域と同じである。

図５に示す入力装置の第２の検出領域４１には、複数本のＸ電極Ｘ４１，Ｘ４２，Ｘ４３，Ｘ４４，Ｘ４５，Ｘ４６と、それぞれのＸ電極の中間に位置する複数の第２の検出電極Ｓ４１が設けられている。ただし、第２の検出領域４１にはＹ電極が設けられていない。Ｘ電極Ｘ４１ないしＸ４６は、それぞれ接続ラインＬ４１ないしＬ４６を介して、第１の検出領域１のＸ電極Ｘ１ないしＸ６と個別に接続されている。したがって、Ｘドライバー１１によって、第２の検出領域４１のＸ電極Ｘ４１ないしＸ４６が順に選択されて電位が与えられる。

第２の検出領域４１に設けられた複数の検出電極Ｓ４１は、１本の第２の出力ラインＳｄに集約されている。そして、第１の検出領域１の第１の検出電極Ｓ１から延びる第１の出力ラインＳａと、前記第２の出力ラインＳｄは、切換え部１６で切換えられてデータ処理部１５に接続される。

図５に示す入力装置では、第１の検出領域１に指が接近したときに、制御部１３では、その接近位置をＸ−Ｙ座標上の位置として認識できる。第２の検出領域４１では、その検出領域４１に指が接近していることを検出できるのみならず。指を、Ｙ方向（各Ｘ電極を横断する方向）で移動させたときに、その移動情報を得ることができる。例えば、第２の検出領域４１からの出力を監視することにより、制御部１３では指のスライド操作を直線的な可変抵抗器の操作と同種の操作として認識することが可能である。

なお、図１と図２に示す実施の形態では、第１の検出領域１と第２の検出領域２が設けられているものであるが、さらに第３の検出領域や第４の検出領域が設けられ、各検出領域のＸ電極が、前記Ｘ電極Ｘ１ないしＸ６のそれぞれに接続されており、Ｙドライバー１２によって、各検出領域のＹ電極に電位が同時に与えられ、しかも第３の検出領域や第４の検出領域に、個別の検出電極が設けられているものであってもよい。

図６は、第１の検出領域ないし第４の検出領域が設けられた本発明の第５の実施の形態の入力装置の概要を示す拡大説明図である。

図６に示す入力装置は、互いに同じ面積の第１の検出領域１０１、第２の検出領域１０２、第３の検出領域１０３および第４の検出領域１０４を有している。第１の検出領域１０１ないし第４の検出領域１０４は、互いに独立した基板上に形成されていてもよいが、この実施の形態では、同じ基板（合成樹脂フィルム基板）を用い、この基板の面積を縦に二分し且つ横に二分して４つの領域に区分することによって、第１の検出領域１０１ないし第４の検出領域１０４が形成されている。

基板の一方の面には、第１の検出領域１０１と第３の検出領域１０３にまたがって延びる共通のＸ電極Ｘ１０１、Ｘ１０２，Ｘ１０３，Ｘ１０４，Ｘ１０５が設けられ、第２の検出領域１０２と第４の検出領域１０４には、共通のＸ電極Ｘ２０１、Ｘ２０２，Ｘ２０３，Ｘ２０４，Ｘ２０５が設けられている。基板におけるＸ電極が形成されている面と逆側の面では、第１の検出領域１０１と第２の検出領域１０２にまたがって延びる共通のＹ電極Ｙ１０１，Ｙ１０２，Ｙ１０３が設けられ、第３の検出領域１０３と第４の検出領域１０４にまたがって延びる共通のＹ電極Ｙ２０１，Ｙ２０２，Ｙ２０３が設けられている。

第１の検出領域１０１では、隣り合うＸ電極の中間位置に形成されてＸ電極と平行に延びる複数の第１の検出電極または、隣り合うＹ電極の中間位置に形成されてＹ電極と平行に延びる複数の第１の検出電極が設けられており（検出電極は図示せず）、複数の第１の検出電極が互いに接続されて第１の出力ラインＳａが形成されている。同様に、第２の検出領域１０２には、複数の第２の検出電極が設けられて、第２の検出電極が互いに接続されて第２の出力ラインＳｂが形成されている。同様にして、第３の検出領域１０３から第３の出力ラインＳｅが延び、第４の検出領域１０４から第４の出力ラインＳｆ延びている。

Ｘドライバー１１によって、Ｘ電極Ｘ１０１とＸ２０１に同時に電位が与えられ、次にＸ１０２とＸ２０２に同時に電位が与えられ、さらにＸ１０３とＸ２０３、Ｘ１０４とＸ２０４、Ｘ１０５とＸ２０５が順に選択されて電位が与えられる。よって、第１の検出領域１０１ないし第４の検出領域１０４の全ての領域のＸ電極を同時に選択して電位を与えることができる。

また、Ｙドライバー１２によって、Ｙ電極Ｙ１０１とＹ２０１、Ｙ１０２とＹ２０２、Ｙ１０３とＹ２０３が順に選択されて電位が与えられる。よって、第１の検出領域１０１ないし第４の検出領域１０４の全ての領域において、Ｙ電極が同時に選択されて順番に電位が与えられる。

そして、第１の検出領域１０１ないし第４の検出領域１０４において、互いに独立して個別に設けられた第１の検出電極ないし第４の検出電極から延びる第１の出力ラインＳａないし第４の出力ラインＳｆが、切換え部１１６で順番に選択されて、データ処理部１５に与えられる。

この入力装置では、第１の検出領域１０１ないし第４の検出領域１０４のいずれかの箇所に指を接近させると、データ処理部１０５では、どの領域に指が接近しているかを認識でき、さらには各検出領域１０１ないし１０４において、指が接近している箇所のＸ−Ｙ座標情報を得ることができる。

また、第１の検出領域１０１ないし第４の検出領域１０４を、連続する一体の操作領域として使用することができる。この場合、操作領域の面積が広くても、Ｘドライバー１１およびＹドライバー１２による駆動電極の数を少なくできる。すなわち、Ｘドライバー１１は、４つの検出領域のそれぞれに設けられたＸ電極の総和の１／４の数のＸ電極を選択して電位を与えることができればよく、Ｙドライバー１２も、４つの検出領域のそれぞれに設けられたＹ電極の総和の１／４の数のＹ電極を選択して電位を与えることができればよい。また、同じ操作領域において、異なる検出領域に同時に指を接近させても、それぞれの指の接近箇所の座標データを得ることが可能である。

本発明の入力装置は種々の機器に搭載することができる。
例えば、図２に示す第１の実施の形態の入力装置では、図７に示すような携帯電話機２０の本体部２１の操作面において、筐体の内側に第２の検出領域２を配置し、表示部２２の表示画面の透明板の内側に第１の検出領域１を配置することができる。または、本体部２１の側面や背面、および表示部２２の側面や背面にも前記各検出領域を配置することができる。

図３ないし図５に示す第２ないし第４の実施の形態の入力装置では、第１の検出領域１を、本体部２１の操作面や表示部２２に配置し、第２の検出領域３１，３１Ａ，４１を、本体部２１の側面や表示部２２の側面に配置することができる。

また携帯用端末機器としては、携帯電話の他に、小型のゲーム装置、カーナビゲーション装置、オーディオ装置などにも搭載することが可能である。

さらに、図６に示す第５の実施の形態の入力装置は、操作面が比較的広い、事務用機器などに検出領域を配置して使用することができる。

なお、前記実施の形態では、基板が樹脂フィルム基板であるが、この基板が剛性の高い非可撓性の基板であってもよい。

本発明の第１の実施の形態の入力装置を示す回路ブロック図、第１の実施の形態の入力装置における検出領域を拡大した説明図、本発明の第２の実施の形態の入力装置における検出領域を拡大した説明図、本発明の第３の実施の形態の入力装置における検出領域を拡大した説明図、本発明の第４の実施の形態の入力装置における検出領域を拡大した説明図、本発明の第２の実施の形態の入力装置における検出領域を拡大した説明図、本発明の入力装置を搭載した携帯電話機の正面図、

符号の説明

１第１の検出領域
２，３１，３１Ａ，４１第２の検出領域
１０１第１の検出領域
１０２第２の検出領域
１０３第３の検出領域
１０４第４の検出領域
１１Ｘドライバー
１２Ｙドライバー
１３制御部
１４電源回路
１５データ処理部
１６切換え部
ＸＸ電極
ＹＹ電極
Ｓ１第１の検出電極
Ｓ２，Ｓ３１，Ｓ４１第２の検出電極
Ｓａ第１の出力ライン
Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ第２の出力ライン
Ｓｅ第３の出力ライン
Ｓｆ第４の出力ライン

Claims

複数の検出領域を有し、それぞれの検出領域に、互いに絶縁されて直交するＸ電極およびＹ電極と前記Ｘ電極と前記Ｙ電極との間で静電容量を形成する検出電極とが設けられ、
前記検出電極は、検出領域ごとに互いに独立しているとともに、前記検出電極と導通する出力ラインが、各検出領域ごとに個別に引き出されており、
複数の検出領域のＸ電極を選択して電位を与えるＸドライバーと、複数の検出領域のＹ電極を選択して電位を与えるＹドライバーが設けられており、
電位が与えられたＸ電極と検出電極との間の静電界の変化、および電位が与えられたＹ電極と検出電極との間の静電界の変化が、前記検出電極で検出されるとともに、前記静電界の変化が前記出力ラインによって各検出領域ごとに個別に取り出されることを特徴とする入力装置。
少なくとも１つの検出領域には、Ｘ電極とＹ電極がそれぞれ複数本設けられている請求項１記載の入力装置。
少なくとも第１の検出領域と第２の検出領域を有し、第１の検出領域に、互いに絶縁されて直交する複数のＸ電極およびＹ電極と前記Ｘ電極と前記Ｙ電極との間で静電容量を形成する検出電極とが設けられ、第２の検出領域には、Ｘ電極とＹ電極のいずれか一方およびＸ電極またはＹ電極いずれか一方との間で静電容量を形成する検出電極が設けられ、
前記検出電極は、検出領域ごとに互いに独立しているとともに、前記検出電極と導通する出力ラインが、各検出領域ごとに個別に引き出されており、
前記第１の検出領域のＸ電極を選択して電位を与えるＸドライバーと、前記第１の検出領域のＹ電極を選択して電位を与えるＹドライバーとを有し、前記第２の検出領域に設けられたＸ電極は、前記Ｘドライバーから電位が与えられ、または前記第２の検出領域に設けられたＹ電極は、前記Ｙドライバーから電位が与えられ、
前記第１の検出領域では、電位が与えられたＸ電極と検出電極との間の静電界の変化、および電位が与えられたＹ電極と検出電極との間の静電界の変化が検出電極によって検出され、前記第２の検出領域では、電位が与えられたＸ電極と検出電極との間の静電界の変化、または電位が与えられたＹ電極と検出電極との間の静電界の変化が、前記検出電極で検出されるとともに、前記静電界の変化が前記出力ラインによって各検出領域ごとに個別に取り出されることを特徴とする入力装置。
前記第１の検出領域には、Ｘ電極とＹ電極がそれぞれ複数本設けられている請求項３記載の入力装置。
前記Ｘドライバーによって、異なる検出領域のいずれかのＸ電極が同時に選択されて電位が与えられる請求項１ないし４のいずれかに記載の入力装置。
前記Ｙドライバーによって、異なる検出領域のいずれかのＹ電極が同時に選択されて電位が与えられる請求項１ないし４のいずれかに記載の入力装置。
検出領域ごとに独立した基板、または検出領域間で連続する基板を有し、Ｘ電極が前記基板の一方の面に、Ｙ電極が前記基板の他方の面に設けられ、それぞれの検出電極が、前記一方の面または他方の面に設けられている請求項１ないし６のいずれかに記載の入力装置。
電位が与えられたＸ電極と検出電極との間の静電界の変化と、電位が与えられたＹ電極と検出電極との間の静電界の変化とから、導電体である操作体が近接している検出領域、およびその検出領域内での前記操作体が近接している位置情報を生成するデータ処理部が設けられている請求項１ないし７のいずれかに記載の入力装置。
それぞれの検出領域ごとに引き出された前記出力ラインを順に選択して前記データ処理部に接続させる切換え部が設けられている請求項８記載の入力装置。
異なる検出領域のＸ電極どうしが接続されている請求項１ないし９のいずれかに記載の入力装置。
異なる検出領域のＹ電極どうしが接続されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の入力装置。