JP5531135B2 - センサシートおよび入力装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載されたタッチセンサでは、異なる層にそれぞれ設けられた駆動ラインと感知ラインとをタッチパッドの厚さ方向から見たときに交差する位置に、駆動ラインと感知ラインとによってキャパシタが構成される。さらに、駆動ラインと感知ラインとの間のキャパシタにおける静電容量の変化をコントローラが検出することによって、入力体がタッチパネルへ接触したことをコントローラは認識できるようになっている。
しかし、基板の片面に駆動ラインおよび感知ラインの端子を集約させるためにスルーホールを形成するためには、基板に貫通孔を開け、且つ内部に導体を設ける必要があるため、基板の製造工程が複雑になるおそれがある。
本発明の一態様は、誘電体層からなる基板と、前記誘電体層の厚さ方向の一方の面に形成された上部導体層と、前記誘電体層の厚さ方向の他方の面に形成された下部導体層と、を備え、前記上部導体層は、前記基板の面方向のうち一方向へ互いに平行に延びる複数の上部入力電極と、前記複数の上部入力電極の各々の一端に接続された上部対向電極と、を備え、前記下部導体層は、前記基板の面方向であって前記一方向に対して交差する方向へ互いに平行に延びる複数の下部入力電極と、前記下部入力電極とは絶縁状態にあり前記誘電体層を間に挟んで前記上部対向電極の各々と対向して配置された複数の下部対向電極と、を備えたセンサシートである。
図2(A)および図2(B)に示すように、センサシート2は、下部基材層4と、下部導体層5と、誘電体層6と、上部導体層7と、上部基材層8とがこの順に積層されており、下部基材層4と、下部導体層5と、誘電体層6と、上部導体層7と、上部基材層8とによって基板が構成されている。なお、図2(B)においては、説明を分かりやすくするために誘電体層6の厚さ方向の上下に隙間を空けて図示しているが、下部導体層5、誘電体層6、および上部導体層7はこの順で互いに密着されている。
以下、センサシート2において、下部基材層4が下側にあり、上部基材層8が上側にあるものとして説明する。
また、本実施形態では、第1回路接続部51は、後述する第2回路接続部54が間に位置するように帯状部4Bの二箇所に分かれて配置されている。図示していないが、第1回路接続部51と第2回路接続部54との間には、導電材料によって形成されたシールド材が配置されており、互いに隣接する第1回路接続部51と第2回路接続部54との間で電気信号が伝わるのを抑制できるようになっている。
信号出力部31は、センサシート2における第2回路接続部54に電気的に接続されており、所定の駆動信号を生成し、第2回路接続部54、第2配線部55を通じて複数の下部入力電極56のそれぞれへ駆動信号を出力するものである。信号出力部31から出力される駆動信号は、下部入力電極56から誘導無線信号として下部入力電極56の外部へ送信されるようになっている。本実施形態では、下部入力電極56から送信される誘導無線信号は、上部入力電極72において受信可能な程度の強度とされている。
また、信号出力部31には、下部入力電極56の1つ当たりに対して駆動信号を送信する時間幅が予め記憶されている。信号出力部31は、記憶された時間幅だけ1つの下部入力電極56へ駆動信号を出力したらその出力を停止して他の1つの下部入力電極56へ駆動信号を出力する。これにより複数の下部入力電極56へ駆動信号が順次出力される。本実施形態では、信号出力部31はたとえば図3(A)に符号Xで示すように複数の下部入力電極56−1から56−8までこの順に駆動信号を出力し、下部入力電極56−8へ駆動信号を出力した後再び下部入力電極56−1へ駆動信号を出力するようになっている。
信号出力部31が出力する駆動信号の種類は、特に限定されるものではないが、たとえば、サイン波や矩形波による高周波を駆動信号とすることができる。
判定部33は、入力された検出信号の測定値を基準値と比較し、基準値に対して閾値以上の変化がある検出信号を受け付けた際に、このとき駆動信号が出力された下部入力電極56と検出信号を受信した上部入力電極72とからなる一対の電極対を特定し、この電極対が交差する位置に入力があったものと判定するようになっている。
判定部33は、入力があったものと判定された検出信号がある場合には、上述のように特定された電極対におけるそれぞれの中心線の交点の座標を座標出力部34へ出力するようになっている。
本実施形態では、入力装置1の使用者が入力装置1の入力部8A(図2参照)に指で触れることで入力装置1に対する入力操作を行う例を示す。すなわち、本実施形態において入力装置1に対して入力操作を行う入力体は人の指である。なお、入力体としては、導電性を有するものであれば人の指に限られるものではない。たとえば、静電容量タッチスクリーン用のスタイラスを用いて入力装置1に入力を行うこともできる。
第8の下部入力電極56−8に対する信号出力部31による駆動信号の出力が終了した後では、番号n=最大値Nであるので、ステップS13からステップS11へ進み、信号出力部31は、n=1として再び第1の下部入力電極56−1から順次駆動信号を出力する。
入力体による入力操作がないときには、信号入力部32に入力される検出信号は略一定であり、ノイズ等が混入しても閾値を超える変化は生じない。
信号入力部32へ入力される検出信号の変化は、判定部33において検出される(図5に示すステップS22)。ここで、信号入力部32へ入力される検出信号が閾値を超えているか否かが判定され(図5に示すステップS23)、閾値を超えて変化している場合には、入力体による入力があったものと判定され、そのときの下部入力電極56と上部入力電極72との交点の座標(本実施形態では下部入力電極56の中心線と上部入力電極72の中心線との交点の座標)が座標出力部34へ出力される(図5に示すステップS24)。その後、ステップS21へ進み、再び、下部入力電極56からの誘導無線信号の入力を受け付ける。
なお、検出信号の変化が閾値未満である場合には、座標の出力は行われず、ステップS23からステップS21へ進む。
上記ステップS21ないしS24の一連の動作は、複数の上部入力電極72のすべてに対して行われる。
入力装置1の入力部8Aに対して例えば図3(A)に示す点P1、点P2の2箇所に入力体が近接した場合には、まず、2点のうちの一方(例えば点P1)に最も近い位置にある下部入力電極56−3に駆動信号が出力されたときに、下部入力電極56−3が延びる方向と、下部入力電極56−3に直交し、点P1に最も近い位置にある上部入力電極72との間で、入力体が近接していない場合に対して検出信号が変化する。
たとえば、上述の実施形態で説明した上部基材層、下部基材層、および誘電体層の材料としては、上述のポリエチレンテレフタレート以外にも、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリアリレート、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどからなるのも、またはこれらの片面あるいは両面に粘着材を設けたものなどを採用することができる。
また、下部導体層および上部導体層の材質としては、金属材料以外であってもよく、たとえば下部導体層および上部導体層としてカーボン電極などを採用することもできる。
また、下部対向電極と上部対向電極とは少なくとも一部が対向して設けられていればよい。
また、上部導体層が、誘電体層からなる基板の厚さ方向の一方の面に形成され、下部導体層が基板の厚さ方向の他方の面に形成されるものとしてもよい。
また、本実施形態では入力部8Aへ1つあるいは2つの入力体が近接する場合の例を示したが、例えば入力体が3つ以上であっても入力装置1はそれらの入力体による同時入力をそれぞれ検出してそれらの座標を出力することができる。同時入力が想定される数としては、片手の5指による5点入力、5指に手掌を加えた6点入力、両手の10指による10点入力などが考えられる。
2 センサシート
3 検出回路
4 下部基材層
4A 本体
4B 帯状部
5 下部導体層
6 誘電体層
7 上部導体層
8 上部基材層
8A 入力部
31 信号出力部
32 信号入力部
33 判定部
34 座標出力部
51 第1回路接続部
52 第1配線部
53 下部対向電極(第一対向電極)
54 第2回路接続部
55 第2配線部
56 下部入力電極(第二入力電極)
71 上部対向電極(第二対向電極)
72 上部入力電極(第一入力電極)
Claims (4)
- 入力体との間の静電容量の変化を検出するためのセンサシートであって、
誘電体層からなる基板と、
前記誘電体層の厚さ方向の一方の面に形成された上部導体層と、
前記誘電体層の厚さ方向の他方の面に形成された下部導体層と、
を備え、
前記上部導体層は、
前記基板の面方向のうち一方向へ互いに平行に延びる複数の上部入力電極と、
前記複数の上部入力電極の各々の一端に接続された上部対向電極と、
を備え、
前記下部導体層は、
前記基板の面方向であって前記一方向に対して交差する方向へ互いに平行に延びる複数の下部入力電極と、
前記下部入力電極とは絶縁状態にあり前記誘電体層を間に挟んで前記上部対向電極の各々と対向して配置された複数の下部対向電極と、
を備えたセンサシート。 - 請求項1に記載のセンサシートであって、
前記上部導体層を間に挟んで前記誘電体層と反対側に配された絶縁性の入力部をさらに備え、
前記入力部は前記入力体を接触させることができる三次元形状の表面を有し、
前記上部導体層及び前記下部導体層は、前記表面の前記三次元形状に沿った三次元形状に形成されている
センサシート。 - 請求項1または請求項2に記載のセンサシートと、
前記下部入力電極及び前記下部対向電極に接続可能な検出回路と、
を備え、
前記検出回路は、
前記下部入力電極によって受信可能な駆動信号を前記複数の上部入力電極のそれぞれに対して一定の時間幅で順次出力する信号出力部と、
前記下部入力電極によって受信された前記駆動信号が検出信号として入力され、前記検出信号の変化に基づいて前記入力体の近接を判定する判定部と、
を有する入力装置。 - 請求項1または請求項2に記載のセンサシートと、
前記下部入力電極及び前記下部対向電極に接続可能な検出回路と、
を備え、
前記検出回路は、
前記上部入力電極によって受信可能な駆動信号を前記複数の下部入力電極のそれぞれに対して一定の時間幅で順次出力する信号出力部と、
前記上部入力電極によって受信された前記駆動信号が検出信号として入力され、前記検出信号の変化に基づいて前記入力体の近接を判定する判定部と、
を有する入力装置。
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