JP5605577B2 - Capacitive touch sensor - Google Patents

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Description

本発明は、静電容量の変化を監視して、被検物の接近または接触を検出する静電容量式タッチセンサに関する。   The present invention relates to a capacitive touch sensor that monitors changes in capacitance and detects the approach or contact of a test object.

静電容量検出電極と人体間の静電容量を利用して操作を検出する静電容量センサは、例えばタッチパネル、タッチパッドに用いられている。タッチパネルは、例えばLCD画面上に取り付けられ、従来のメカニカルスイッチに比べ、スイッチの配置を柔軟に行うことができることもあって、広く普及している。   A capacitance sensor that detects an operation using capacitance between a capacitance detection electrode and a human body is used in, for example, a touch panel and a touch pad. The touch panel is mounted on, for example, an LCD screen and is widely used because the switch can be arranged flexibly as compared with a conventional mechanical switch.

このような静電容量式スイッチでは、被検知物体を検出する方法として、直接検知電極のインピーダンスを測定し静電容量を検出することで検知する方法や、検知電極で検出した静電容量を電圧に変換して入力する発振回路を構成し、その発振周波数を測定する方法、RC充放電回路を構成してその放電時間を計測する方法、既知電圧で充電された静電容量を既知容量のコンデンサに移動させて、該既知容量のコンデンサが所定電圧まで充電される時間を測定する方法、または、該既知容量のコンデンサに充放電を繰り返しその回数をカウントする方法などが知られている。   In such a capacitance type switch, as a method of detecting the object to be detected, a method of detecting by directly measuring the impedance of the detection electrode and detecting the capacitance, or the capacitance detected by the detection electrode is a voltage. A method of measuring the oscillation frequency by configuring an oscillation circuit to be converted and input, a method of configuring an RC charge / discharge circuit and measuring the discharge time, and a capacitor having a known capacitance charged with a known voltage There are known a method of measuring the time during which the capacitor having the known capacity is charged to a predetermined voltage, or a method of repeatedly charging and discharging the capacitor having the known capacity and counting the number of times.

また、誘電層に複数の電極を配列形成し、この複数の電極に接近する導電操作体との間にコンデンサを形成し、複数の電極のどの電極に導電操作体が接近したかを静電容量の変化として検出することで、配線ラインに導電操作体が接近した場合の誤操作を防止することのできる静電容量センサが考案されている(特許文献1参照)。   In addition, a plurality of electrodes are arranged on the dielectric layer, a capacitor is formed between the electrodes and the conductive operation body approaching the plurality of electrodes, and the capacitance of which electrode of the plurality of electrodes is close to the conductive operation body A capacitance sensor that can prevent erroneous operation when a conductive operating body approaches a wiring line has been devised (see Patent Document 1).

また、2以上の検知電極のうち1つを静電容量検知回路に接続し、他の検知電極を同電位出力手段に接続することで測定対象以外の検知電極をシールドとして機能させ、外乱による誤動作を防止することができる静電容量式センサが考案されている(特許文献2参照)。   In addition, one of the two or more detection electrodes is connected to the capacitance detection circuit, and the other detection electrodes are connected to the same potential output means so that the detection electrodes other than the measurement target function as a shield, and malfunction due to disturbance. An electrostatic capacity sensor that can prevent the above has been devised (see Patent Document 2).

また、基板に貫通孔を複数形成し、基板の端面を通ることなく、基板表面と基板裏面との配線を接続して、配線における断線を確実に防止することができるタッチパネルが考案されている(特許文献3参照)。   In addition, a touch panel has been devised in which a plurality of through holes are formed in a substrate and wiring between the substrate front surface and the substrate back surface is connected without passing through the end surface of the substrate, thereby reliably preventing disconnection in the wiring ( (See Patent Document 3).

特開2010−086385号公報JP 2010-086385 A 特開2007−303895号公報JP 2007-303895 A 特開昭60−200425号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-200425

特許文献1の構成は、誤操作を防止する発泡層を形成する必要があるため、構成が複雑となるとともに、その分コストが上昇するという問題がある。   The configuration of Patent Document 1 requires the formation of a foamed layer that prevents erroneous operation, and thus the configuration is complicated and the cost increases accordingly.

特許文献2の構成は、切り替え機が必要であるため、構成が複雑となるとともに、その分コストが上昇するという問題がある。   Since the configuration of Patent Document 2 requires a switching device, there is a problem that the configuration becomes complicated and the cost increases accordingly.

特許文献3の構成は、ユーザの誤操作を防止する構成を含んでいない。   The configuration of Patent Document 3 does not include a configuration that prevents a user's erroneous operation.

上記問題点を背景として、本発明の課題は、ユーザの操作を正確に検出できる静電容量式タッチセンサを提供することにある。   With the above problem as a background, an object of the present invention is to provide a capacitive touch sensor that can accurately detect a user's operation.

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記課題を解決するための静電容量式タッチセンサは、板状の絶縁体の表面に列状に配置された、被検物が接近することにより静電容量を発生する複数の電極と、絶縁体の裏面に、絶縁体を挟んで電極と対向するように、予め定められた間隔で配置され、一端が発生した静電容量を出力する出力端である複数の配線ラインと、複数の電極のうちの1つと、複数の配線ラインのうちの1本とを、配線ラインの予め定められた位置において接続する接続部と、を備え、接続部は、電極の周縁の下、あるいは電極の周縁から予め定められ距離を隔てた位置に形成され、電極は、接続部と出力端との間に位置し、配線ラインは、電極の、出力端から遠い側の周縁、および出力端に近い側の周縁と交差して、接続部から出力端に至るように形成されることを特徴とする。
A capacitive touch sensor for solving the above-described problems is provided by insulating a plurality of electrodes arranged in a row on the surface of a plate-like insulator and generating capacitance when a test object approaches. A plurality of wiring lines that are arranged at predetermined intervals on the back surface of the body so as to face the electrodes with an insulator interposed therebetween, and that are output ends that output the capacitance generated at one end, and a plurality of electrodes A connection portion that connects one of the plurality of wiring lines and one of the plurality of wiring lines at a predetermined position of the wiring line, and the connection portion is located below the periphery of the electrode or from the periphery of the electrode. The electrode is located at a predetermined distance, the electrode is located between the connecting portion and the output end, and the wiring line is a peripheral edge of the electrode far from the output end and a peripheral edge near the output end. intersects the, this is formed to reach the output end of the connecting portion The features.

本発明は、上述の問題を、配線ラインにおける容量変化の誤判定が、配線ラインが電極と同一平面上に配線されていることに起因するという点に着目し、配線ラインの配置を変更することにより解決するものである。従来の構成では、電極と接続する配線ラインを、電極の上下左右の同一平面上に配線することが多いが、本発明では、配線を電極の下側を通し、絶縁体を挟んで電極と一定距離を保つように配すことにより、静電タッチパネル(電極)へ被測定物が近接した際の誤作動を防止することが可能となる。   The present invention changes the arrangement of the wiring lines by focusing on the fact that the above-mentioned problem is caused by the fact that the erroneous determination of the capacitance change in the wiring lines is caused by the wiring lines being wired on the same plane as the electrodes. It solves by. In the conventional configuration, the wiring line connected to the electrode is often wired on the same plane on the top, bottom, left, and right of the electrode. However, in the present invention, the wiring passes through the lower side of the electrode and is fixed to the electrode with an insulator in between. By arranging so as to keep the distance, it becomes possible to prevent malfunction when the object to be measured comes close to the electrostatic touch panel (electrode).

また、本発明の静電容量式タッチセンサにおける接続部は、配線ラインの他の一端を接続する。   Moreover, the connection part in the capacitive touch sensor of the present invention connects the other end of the wiring line.

上記構成によっても、静電タッチパネル(電極)へユーザの手指等の被検物が近接した際の誤作動を防止することが可能となる。また、配線ラインは電極〜出力端までとなるので、配線ラインの長さを短くすることもできる。   Even with the above configuration, it is possible to prevent malfunction when a test object such as a user's finger approaches the electrostatic touch panel (electrode). Further, since the wiring line extends from the electrode to the output end, the length of the wiring line can be shortened.

また、本発明の静電容量式タッチセンサは、被検物が接近した電極に発生する静電容量が、被検物が接近した電極と、被検物が接近しない電極に接続された配線ラインとの間で発生する静電容量よりも大きくなるように絶縁体の厚さが定められる。   In addition, the capacitance type touch sensor of the present invention is a wiring line in which the capacitance generated in the electrode that the test object approaches is connected to the electrode that the test object approaches and the electrode that the test object does not approach The thickness of the insulator is determined so as to be larger than the capacitance generated between the two.

静電容量Cの値は、C=ε0×εr×S/Lで表される。すなわち、金属板の面積Sと金属板同士の距離L、および金属板間の絶縁体の比誘電率εrにより決まる(ε0は真空の誘電率で8.854×10のマイナス12乗)。本発明の構成では、絶縁体の厚さが距離Lに相当し、配線ラインの電極に対向する面の面積が面積Sに相当する。配線スペースの制約により面積Sを小さくできないときには距離Lを大きくすれば、被検物が接近した電極と被検物が接近しない電極に接続された配線ラインとの間で発生する静電容量を小さくすることができる。上記構成によって、被検物が接近した電極を正確に判別することができる。   The value of the capacitance C is represented by C = ε0 × εr × S / L. That is, it is determined by the area S of the metal plates, the distance L between the metal plates, and the relative dielectric constant εr of the insulator between the metal plates (ε0 is the vacuum dielectric constant, minus 8 12 of 8.854 × 10). In the configuration of the present invention, the thickness of the insulator corresponds to the distance L, and the area of the surface facing the electrode of the wiring line corresponds to the area S. When the area S cannot be reduced due to the limitation of the wiring space, if the distance L is increased, the capacitance generated between the electrode approaching the test object and the wiring line connected to the electrode not approaching the test object is reduced. can do. With the above configuration, it is possible to accurately determine the electrode that the test object has approached.

また、本発明の静電容量式タッチセンサは、被検物が接近した電極に発生する静電容量が、被検物が接近した電極に接続された配線ラインと、被検物が接近しない電極に接続された配線ラインとの間で発生する静電容量よりも大きくなるように配線ラインの間隔が定められる。   In addition, the capacitance type touch sensor of the present invention is configured such that the capacitance generated at the electrode approaching the test object is connected to the wiring line connected to the electrode approaching the test object and the electrode not approaching the test object The spacing between the wiring lines is determined so as to be larger than the capacitance generated between the wiring lines connected to the.

上述の静電容量Cの算出式によれば、これら配線ラインの間隔を大きく取れば、被検物が接近した電極に接続された配線ラインと、被検物が接近しない電極に接続された配線ラインとの間で発生する静電容量を小さくすることができる。上記構成によっても、被検物が接近した電極を正確に判別することができる。   According to the calculation formula of the capacitance C described above, if the interval between these wiring lines is large, the wiring line connected to the electrode that the test object approaches and the wiring that is connected to the electrode that the test object does not approach Capacitance generated between the lines can be reduced. Also with the above configuration, it is possible to accurately determine the electrode that the test object has approached.

また、本発明の静電容量式タッチセンサは、配線ラインが絶縁体にて覆われている。   In the capacitive touch sensor of the present invention, the wiring line is covered with an insulator.

上記構成によって、配線ラインが露出している(すなわち、空気に触れている)状態に比べて、隣り合う配線ライン間の誘電率が一定となる(すなわち、絶縁体の誘電率となる)ため、ユーザの指(すなわち、被検物)が電極に接近したときに、隣り合う配線ライン間に発生する静電容量の変動を抑えることができる。   With the above configuration, the dielectric constant between adjacent wiring lines is constant (that is, the dielectric constant of the insulator) as compared to the state where the wiring lines are exposed (that is, in contact with air). When the user's finger (that is, the test object) approaches the electrode, it is possible to suppress a change in capacitance that occurs between adjacent wiring lines.

従来技術による静電容量式タッチセンサの構成を示す図。The figure which shows the structure of the electrostatic capacitance type touch sensor by a prior art. 図1の構成における、被検物接近時の各電極の出力電圧を示す図。The figure which shows the output voltage of each electrode at the time of the test object approach in the structure of FIG. 本発明の静電容量式タッチセンサの構成を示す図。The figure which shows the structure of the electrostatic capacitance type touch sensor of this invention. 図3のX−X’断面図。X-X 'sectional drawing of FIG. 図3のY−Y’断面図。FIG. 4 is a Y-Y ′ cross-sectional view of FIG. 3. 本発明の静電容量式タッチセンサの構成の別例を示す図。The figure which shows another example of a structure of the electrostatic capacitance type touch sensor of this invention. 図6のX−X’断面図。X-X 'sectional drawing of FIG. 図3または図6のY−Y’断面の別例を示す図。The figure which shows another example of the Y-Y 'cross section of FIG. 3 or FIG. 図3または図6のY−Y’断面の別例を示す図。The figure which shows another example of the Y-Y 'cross section of FIG. 3 or FIG. 図3または図6の構成における、被検物接近時の各電極の出力電圧を示す図。The figure which shows the output voltage of each electrode at the time of the test object approach in the structure of FIG. 3 or FIG. 図3または図6の構成における、全ての電極における被検物接近時の各電極の出力電圧を示す図。The figure which shows the output voltage of each electrode at the time of the test object approach in all the electrodes in the structure of FIG. 3 or FIG. 本発明の静電容量式タッチセンサの構成の別例を示す図。The figure which shows another example of a structure of the electrostatic capacitance type touch sensor of this invention. 図12のX−X’断面図。X-X 'sectional drawing of FIG. 図12の構成における、被検物接近時の各電極の出力電圧を示す図。The figure which shows the output voltage of each electrode at the time of a test object approach in the structure of FIG. 電極の配置の別例を示す図。The figure which shows another example of arrangement | positioning of an electrode. 電極の配置の別例を示す図。The figure which shows another example of arrangement | positioning of an electrode.

以下、本発明の静電容量式タッチセンサについて、図面を用いて説明する。まず、図1に、従来技術による静電容量式タッチセンサの構成の一例を示す。静電容量式タッチセンサ2は、たとえばプリント基板のような基板4上に実装された電極10,20,30,40、切替回路5、信号処理回路6を含んで構成されている。また、電極10,20,30,40と切替回路5とは、それぞれ基板4の電極が配置されている面上に配線パターンとして形成された配線ライン11a,21a,31a,41aにより接続されている。   Hereinafter, the capacitive touch sensor of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows an example of the configuration of a capacitive touch sensor according to the prior art. The capacitive touch sensor 2 includes electrodes 10, 20, 30, 40, a switching circuit 5, and a signal processing circuit 6 mounted on a substrate 4 such as a printed circuit board. Further, the electrodes 10, 20, 30, 40 and the switching circuit 5 are connected by wiring lines 11a, 21a, 31a, 41a formed as wiring patterns on the surface of the substrate 4 where the electrodes are arranged, respectively. .

切替回路5は、信号処理回路6の制御指令に基づいて、電極10,20,30,40のうちの1つを選択してその状態を出力する。   The switching circuit 5 selects one of the electrodes 10, 20, 30, and 40 based on the control command of the signal processing circuit 6 and outputs the state.

信号処理回路6は、電極に発生する静電容量を蓄積するコンデンサ、周知のオペアンプ等を含んで構成される増幅器、ADコンバータ、およびマイクロコンピュータ(マイコン)、ROM、RAM、周辺回路を含んで構成される。そして、マイコンがROMに記憶された制御プログラムを実行することで、静電容量式タッチセンサ2としての各種動作を行う。   The signal processing circuit 6 includes a capacitor for accumulating capacitance generated in the electrodes, an amplifier including a known operational amplifier, an AD converter, a microcomputer, a ROM, a RAM, and peripheral circuits. Is done. The microcomputer executes a control program stored in the ROM to perform various operations as the capacitive touch sensor 2.

なお、切替回路5、信号処理回路6は、基板上に実装されていなくてもよい。すなわち、基板4とは別の基板あるいは装置に含まれていてもよい。また、切替回路5、信号処理回路6を、本発明に含まない構成としてもよい。   Note that the switching circuit 5 and the signal processing circuit 6 may not be mounted on the substrate. That is, the substrate 4 may be included in a different substrate or apparatus. Further, the switching circuit 5 and the signal processing circuit 6 may be configured not to be included in the present invention.

上述のような構成により、静電容量式タッチセンサ2は、信号処理回路6(例えばマイコン)の制御指示により、切替回路5で4つの電極のうちいずれかを選択し、その電極に所定電圧を印加する。例えば、ユーザの指F(被検物)が電極に接近(あるいは接触)すると、電極とユーザとの間の静電容量およびユーザとGNDとの間の静電容量に応じた電荷が電極に蓄積される。この電極に蓄積された電荷を信号処理回路6に含まれるコンデンサに転送する。そして、これらの、電荷の蓄積、転送を所定期間繰り返した後に、電荷量に応じて発生するコンデンサの電圧を増幅・AD変換し、マイコンにおいて、電圧値あるいは電圧値の変化が、被検物の接近あるいは接触によるものかどうかを判定する。この判定方法として、チャージ・トランスファ方式が知られている。   With the configuration described above, the capacitive touch sensor 2 selects one of the four electrodes by the switching circuit 5 in accordance with a control instruction from the signal processing circuit 6 (for example, a microcomputer), and applies a predetermined voltage to the electrode. Apply. For example, when the user's finger F (test object) approaches (or comes into contact with) the electrode, electric charge corresponding to the capacitance between the electrode and the user and the capacitance between the user and GND is accumulated in the electrode. Is done. The electric charge accumulated in this electrode is transferred to a capacitor included in the signal processing circuit 6. Then, after repeating the accumulation and transfer of these charges for a predetermined period, the voltage of the capacitor generated according to the amount of charge is amplified and AD converted, and in the microcomputer, the voltage value or the change in the voltage value is Determine whether it is due to approach or contact. As this determination method, a charge transfer method is known.

図1の構成で、ユーザの指Fが静電容量式タッチセンサ2に接近したとき、電極に接近したのであれば問題はないが、配線ライン上に接近したとき、ユーザの指Fと配線ラインとの間で静電容量が発生する。そして、この静電容量の値は、ユーザの指Fの接近の状態により一定せず、誤検出の原因となり得る。   In the configuration of FIG. 1, when the user's finger F approaches the capacitive touch sensor 2, there is no problem as long as the user's finger F approaches the electrode, but when the user's finger F approaches the wiring line, the user's finger F and the wiring line Capacitance is generated between The capacitance value is not constant depending on the approaching state of the user's finger F, and may cause erroneous detection.

例えば、ユーザの指Fが図1のように接近したとき、図2のように、信号処理回路6で検出する各電極の電圧値は、電極20(この場合は配線ライン21)の検出レベルが、4つの電極のうちで最も大きい値V1となる。このとき、ユーザの指Fの接近を判定する電圧の閾値がV1〜V2の間に設定されていると、ユーザの指Fが電極20に接近していないにもかかわらず、電極20に接近したと判定され、ユーザの意図しない動作を行ってしまうこともある。   For example, when the user's finger F approaches as shown in FIG. 1, the voltage value of each electrode detected by the signal processing circuit 6 is the detection level of the electrode 20 (in this case, the wiring line 21) as shown in FIG. Among the four electrodes, the largest value V1 is obtained. At this time, when the threshold value of the voltage for determining the approach of the user's finger F is set between V1 and V2, the user's finger F approaches the electrode 20 even though it does not approach the electrode 20. It may be determined that the user does not intend to perform the operation.

また、上述の閾値がV3〜V4の間に設定されていると、正規の信号であるのか、本来入力として受け付けたくない誤作動要因の信号であるか判別できない等の問題が生ずる。   Further, when the above threshold value is set between V3 and V4, there arises a problem that it cannot be determined whether the signal is a normal signal or a signal of a malfunction factor that is not intended to be accepted as an input.

次に、図3〜図5を用いて、本発明の静電容量式タッチセンサについて説明する。なお、図1と同様の構成については、ここでの詳細な説明は割愛する。図3は静電容量式タッチセンサ1の上面図を示し、図4は図3のX−X’断面図、図5は図3のY−Y’断面図を示している。   Next, the capacitive touch sensor of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the structure similar to FIG. 1, detailed description here is omitted. 3 is a top view of the capacitive touch sensor 1, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line X-X ′ of FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line Y-Y ′ of FIG.

静電容量式タッチセンサ1は、基板4の表面上に列状に実装された電極10,20,30,40、切替回路5、信号処理回路6を含んで構成されている。また、電極10,20,30,40と切替回路5とは、それぞれ基板4の裏面上の配線パターンとして形成された配線ライン11,21,31,41により接続されている。   The capacitive touch sensor 1 includes electrodes 10, 20, 30, and 40, a switching circuit 5, and a signal processing circuit 6 that are mounted in a row on the surface of the substrate 4. Further, the electrodes 10, 20, 30, 40 and the switching circuit 5 are connected by wiring lines 11, 21, 31, 41 formed as wiring patterns on the back surface of the substrate 4, respectively.

各配線ライン(11,21,31,41)は、絶縁体である基板4を挟んで電極と対向するように、例えば略等間隔となるように、予め定められた間隔(L2)で配線されている。また、配線ラインの切替回路5に接続される端部(16,26,36,46)が出力端となっている。   Each wiring line (11, 21, 31, 41) is wired at a predetermined interval (L2) so as to be substantially equidistant, for example, so as to face the electrode with the substrate 4 being an insulator interposed therebetween. ing. The ends (16, 26, 36, 46) connected to the wiring line switching circuit 5 are output ends.

基板4は、例えばプリント配線基板の代わりに、絶縁体により構成してもよいし、空気層としてもよい。但し、空気層とするよりも絶縁体により構成した方が、各電極と各配線ラインとの間で発生する静電容量の変動が小さいという利点がある。   The board | substrate 4 may be comprised with an insulator instead of a printed wiring board, for example, and is good also as an air layer. However, the configuration using an insulator rather than the air layer has an advantage that the variation in capacitance generated between each electrode and each wiring line is small.

基板4の、各電極(10,20,30,40)の切替回路5から遠い端部には、貫通孔(スルーホールともいう)15,25,35,45が形成され、各配線ライン(11,21,31,41)は、対応する貫通孔を通り基板4の表面上の配線パターン(12,22,32,42)を介して電極に接続している。なお、貫通孔および配線パターンが本発明の接続部に相当する。   Through holes (also referred to as through holes) 15, 25, 35, 45 are formed at the ends of the substrate 4 far from the switching circuit 5 of the electrodes (10, 20, 30, 40). , 21, 31, 41) are connected to the electrodes through the corresponding through holes and via the wiring patterns (12, 22, 32, 42) on the surface of the substrate 4. The through hole and the wiring pattern correspond to the connection portion of the present invention.

電極(10,20,30,40)は略矩形状であるが、後述の条件を満たすものであれば、多角形あるいは円形でもよい。但し、電極と他の電極の配線ラインとの間に発生する静電容量は均一であることが望ましいので、電極の形状は略矩形状が適している。   The electrodes (10, 20, 30, 40) are substantially rectangular, but may be polygonal or circular as long as the following conditions are satisfied. However, since it is desirable that the capacitance generated between the electrode and the wiring line of the other electrode is uniform, a substantially rectangular shape is suitable for the electrode.

図5において、基板4の厚さL1、各配線ラインの間隔L2,各配線ラインの幅L3は、例えば以下の条件を満たすように定められる。無論、電極の面積も、以下の条件を満たすように定められる。   In FIG. 5, the thickness L1 of the substrate 4, the interval L2 between the wiring lines, and the width L3 of the wiring lines are determined so as to satisfy the following conditions, for example. Of course, the area of the electrode is also determined so as to satisfy the following conditions.

・ユーザの指Fが電極に接近したときに、ユーザの指Fが接近した電極に発生する静電容量が、ユーザの指Fが接近した電極と他の電極の配線ラインとの間で発生する静電容量(浮遊容量)よりも大きくなるように、基板4の厚さL1および配線ラインの幅L3の少なくとも一方が定められる。 When the user's finger F approaches the electrode, the capacitance generated in the electrode that the user's finger F approaches is generated between the electrode that the user's finger F approaches and the wiring line of another electrode. At least one of the thickness L1 of the substrate 4 and the width L3 of the wiring line is determined so as to be larger than the electrostatic capacitance (floating capacitance).

・ユーザの指Fが電極に接近したときに、ユーザの指Fが接近した電極に発生する静電容量が、ユーザの指Fが接近した電極の配線ラインと他の電極の配線ラインとの間で発生する静電容量(浮遊容量)よりも大きくなるように、基板4の厚さL1および配線ラインの間隔L2が定められる。 -When the user's finger F approaches the electrode, the capacitance generated in the electrode that the user's finger F approaches is between the wiring line of the electrode that the user's finger F approaches and the wiring line of another electrode. The thickness L1 of the substrate 4 and the interval L2 between the wiring lines are determined so as to be larger than the electrostatic capacitance (floating capacitance) generated in step (b).

・ユーザの指Fが電極に接近したときに、ユーザの指Fが接近した電極の配線ラインとユーザの指Fが接近した電極の下を通る配線ラインとの間で生ずる静電容量(浮遊容量)が、ユーザの指Fが接近した電極の配線ラインとユーザの指Fが接近した電極の下を通らない配線ラインとの間で発生する静電容量(浮遊容量)よりも大きくなるように基板4の厚さL1および配線ラインの間隔L2の少なくとも一方が定められる(例えば、L2=2×L1)。 When the user's finger F approaches the electrode, electrostatic capacitance (floating capacitance) generated between the wiring line of the electrode that the user's finger F approaches and the wiring line that passes under the electrode that the user's finger F approaches ) Is larger than the capacitance (floating capacitance) generated between the wiring line of the electrode that the user's finger F approaches and the wiring line that does not pass under the electrode that the user's finger F approaches. 4 is determined (for example, L2 = 2 × L1).

図6,図7を用いて、静電容量式タッチセンサ1の別例について説明する。なお、本構成例は、図3,図4の変形例であるため、図3,図4の相違点のみについて述べる。図6は静電容量式タッチセンサ1の上面図を示し、図7は図6のX−X’断面図を示している。なお、図6のY−Y’断面図は図5と同様である。   Another example of the capacitive touch sensor 1 will be described with reference to FIGS. Since this configuration example is a modification of FIGS. 3 and 4, only the differences between FIGS. 3 and 4 will be described. 6 shows a top view of the capacitive touch sensor 1, and FIG. 7 shows a cross-sectional view taken along the line X-X 'of FIG. 6 is the same as that of FIG.

図6,図7では、基板4の表面上の配線パターン(12,22,32,42)はなく、貫通孔(15,25,35,45)は、各電極(10,20,30,40)の切替回路5から遠い側の周縁下に形成されている。貫通孔の位置は切替回路5から近い側(静電容量信号出力側)の周縁下(配線ライン11では15a)に形成してもよいし、15〜15aの任意の位置に形成してもよい。このとき、各配線ラインは、切替回路5〜貫通孔の間にのみ配置される。   6 and 7, there is no wiring pattern (12, 22, 32, 42) on the surface of the substrate 4, and the through holes (15, 25, 35, 45) are formed on the electrodes (10, 20, 30, 40). ) On the side far from the switching circuit 5. The position of the through hole may be formed below the periphery (15a in the wiring line 11) on the side closer to the switching circuit 5 (capacitance signal output side), or may be formed at any position of 15 to 15a. . At this time, each wiring line is disposed only between the switching circuit 5 and the through hole.

図8,図9に、図3〜図7の別例を示す。図8,図9は、配線ライン(11,21,31,41)を、基板4と同じ材質の部材あるいは他の絶縁体4aで覆ったもの(図8)、あるいは、配線ラインを基板4の内部に配置したもの(図9)である。   8 and 9 show other examples of FIGS. 8 and 9, the wiring lines (11, 21, 31, 41) are covered with a member made of the same material as the substrate 4 or another insulator 4a (FIG. 8), or the wiring lines are formed on the substrate 4. It is what was arrange | positioned inside (FIG. 9).

図8,図9において、配線ラインの断面形状はそれぞれ矩形状,円形状となっており(多角形状でもよい)、いずれを用いてもよいが、矩形状とした方が隣り合う配線ライン間に発生する静電容量が安定する。   8 and 9, the cross-sectional shapes of the wiring lines are rectangular and circular, respectively (polygonal shapes may be used), and either may be used, but the rectangular shape is between adjacent wiring lines. The generated capacitance is stabilized.

図10に、図3〜図9の構成における、ユーザの指Fが電極30に接近したときの、各電極に発生する静電容量に応じた出力電圧(検出レベル)を示す。電極30の検出レベルは、ユーザの指Fとの間に発生する静電容量に基づくもので、V11である。電極10,20の検出レベルは、電極30と配線ライン11,21との間に発生する静電容量に基づくもので、ほぼ同じ値(V21)となる。また、電極40の検出レベルは、配線ライン31と配線ライン41との間に発生する静電容量に基づくもので、V21よりも十分小さい値(V31)となる。   FIG. 10 shows an output voltage (detection level) corresponding to the capacitance generated in each electrode when the user's finger F approaches the electrode 30 in the configurations of FIGS. The detection level of the electrode 30 is based on the capacitance generated between the user's finger F and is V11. The detection levels of the electrodes 10 and 20 are based on the electrostatic capacitance generated between the electrode 30 and the wiring lines 11 and 21, and have substantially the same value (V21). The detection level of the electrode 40 is based on the capacitance generated between the wiring line 31 and the wiring line 41, and is a value (V31) that is sufficiently smaller than V21.

図11に、図3〜図9の構成における、全ての電極における被検物接近時の各電極の検出レベルを示す。図10,図11の例では、V11〜V21の間に閾値1を設定し、V21〜V31の間に閾値2を設定すると、各電極の出力電圧の状態を把握でき、ユーザの指Fが接近した電極を正確に判別できる。   FIG. 11 shows the detection level of each electrode when the test object approaches in all the electrodes in the configurations of FIGS. In the example of FIGS. 10 and 11, if the threshold value 1 is set between V11 to V21 and the threshold value 2 is set between V21 to V31, the state of the output voltage of each electrode can be grasped, and the user's finger F approaches Can be accurately identified.

図12,図13を用いて、静電容量式タッチセンサ1の別例について説明する。なお、本構成例は、図6,図7の変形例であるため、図6,図7の相違点のみについて述べる。図12は静電容量式タッチセンサ1の上面図を示し、図13は図12のX−X’断面図を示している。なお、図12のY−Y’断面図は図5(あるいは、図8,図9)と同様である。   Another example of the capacitive touch sensor 1 will be described with reference to FIGS. Since this configuration example is a modification of FIGS. 6 and 7, only the differences between FIGS. 6 and 7 will be described. FIG. 12 is a top view of the capacitive touch sensor 1, and FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line X-X 'of FIG. 12 is the same as FIG. 5 (or FIG. 8, FIG. 9).

図12,図13では、電極20,30,40のそれぞれの貫通孔(25,35,45)から電極10の切替回路5から遠い側の周縁に向けて、各配線ラインが延長されている。配線ライン11も切替回路5から遠い側に延長されている。配線ラインの延長部分(13,23,33,43)は、上述の周縁を超えて延長してもよいし、電極10の下までとしてもよい。   12 and 13, each wiring line is extended from the respective through holes (25, 35, 45) of the electrodes 20, 30, 40 toward the periphery of the electrode 10 on the side far from the switching circuit 5. The wiring line 11 is also extended to the side far from the switching circuit 5. The extended part (13, 23, 33, 43) of the wiring line may extend beyond the above-mentioned peripheral edge or may extend to the bottom of the electrode 10.

図14に、図12,図13の構成における、ユーザの指(図示略)が電極30に接近したときの、各電極の出力電圧(検出レベル)を示す。電極30からの検出レベルは、ユーザの指との間に発生する静電容量に基づくもので、V12である。電極10,20,40からの検出レベルは、電極30と配線ライン11,21,配線ライン41の延長部分43との間に発生する静電容量に基づくもので、ほぼ同じ値(V22)となる。   FIG. 14 shows the output voltage (detection level) of each electrode when the user's finger (not shown) approaches the electrode 30 in the configuration of FIGS. The detection level from the electrode 30 is based on the capacitance generated between the user's finger and is V12. The detection levels from the electrodes 10, 20, 40 are based on the capacitance generated between the electrode 30 and the extended portion 43 of the wiring lines 11, 21, 41, and have substantially the same value (V22). .

つまり、本構成では、ユーザの指が接近しない電極からの出力電圧は、全てほぼ同一の値となるので、V12〜V22間に閾値を1つ設定することで、ユーザの指が接近した電極を正確に判別できる。なお、基板4の厚さL1、各配線ラインの間隔L2,各配線ラインの幅L3は、V12とV22を判別可能なように定められる。   In other words, in this configuration, the output voltages from the electrodes that the user's finger does not approach all have almost the same value, so by setting one threshold value between V12 and V22, the electrode that the user's finger approaches It can be determined accurately. The thickness L1 of the substrate 4, the interval L2 between the wiring lines, and the width L3 of the wiring lines are determined so that V12 and V22 can be distinguished.

また、図15のように、上述の構成で、電極の大きさは全て同一でなくともよい。また、電極の配置は、電極20のように、隣の電極30と正対しない配置としてもよい。また、図16のように、電極を斜め直線状にしてもよいし、円弧状に配置してもよい。少なくとも、配線ラインが他の電極の裏面を通るように配置できればよい。   Further, as shown in FIG. 15, in the above-described configuration, the sizes of the electrodes are not necessarily the same. Further, the electrode arrangement may be an arrangement that does not face the adjacent electrode 30 like the electrode 20. Further, as shown in FIG. 16, the electrodes may be formed in an oblique straight line shape or in an arc shape. It is sufficient that the wiring line can be arranged so as to pass through the back surface of the other electrode.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, these are merely examples, and the present invention is not limited to these embodiments, and the knowledge of those skilled in the art can be used without departing from the spirit of the claims. Various modifications based on this are possible.

1 静電容量式タッチセンサ
4 基板
5 切替回路
6 信号処理回路
10,20,30,40 電極
11,21,31,41 配線ライン
12,22,32,42 配線パターン(接続部)
13,23,33,43 配線ラインの延長部分
15,25,35,45 貫通孔(接続部)
16,26,36,46 出力端
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitive touch sensor 4 Board | substrate 5 Switching circuit 6 Signal processing circuit 10, 20, 30, 40 Electrode 11, 21, 31, 41 Wire line 12, 22, 32, 42 Wiring pattern (connection part)
13, 23, 33, 43 Extension part of wiring line 15, 25, 35, 45 Through hole (connection part)
16, 26, 36, 46 Output terminal

Claims (5)

板状の絶縁体の表面に列状に配置された、被検物が接近することにより静電容量を発生する複数の電極と、
前記絶縁体の裏面に、前記絶縁体を挟んで前記電極と対向するように、予め定められた間隔で配置され、一端が発生した前記静電容量を出力する出力端である複数の配線ラインと、
前記複数の電極のうちの1つと、前記複数の配線ラインのうちの1本とを、前記配線ラインの予め定められた位置において接続する接続部と、
を備え、
前記接続部は、前記電極の周縁の下、あるいは前記電極の周縁から予め定められ距離を隔てた位置に形成され、
前記電極は、前記接続部と前記出力端との間に位置し、
前記配線ラインは、前記電極の、前記出力端から遠い側の周縁、および前記出力端に近い側の周縁と交差して、前記接続部から前記出力端に至るように形成されることを特徴とする静電容量式タッチセンサ。
A plurality of electrodes arranged in a row on the surface of the plate-like insulator, and generating a capacitance when the test object approaches,
A plurality of wiring lines that are arranged at predetermined intervals on the back surface of the insulator so as to face the electrode across the insulator, and that are output ends for outputting the capacitance generated at one end. ,
A connection portion that connects one of the plurality of electrodes and one of the plurality of wiring lines at a predetermined position of the wiring line;
With
The connecting portion is formed below the periphery of the electrode or at a predetermined distance from the periphery of the electrode,
The electrode is located between the connection portion and the output end ,
The wiring line is formed so as to intersect the peripheral edge of the electrode far from the output end and the peripheral edge close to the output end so as to reach the output end from the connection portion. Capacitive touch sensor.
前記接続部に前記配線ラインの他の一端を接続する請求項1に記載の静電容量式タッチセンサ。   The capacitive touch sensor according to claim 1, wherein the other end of the wiring line is connected to the connection portion. 前記被検物が接近した電極に発生する静電容量が、前記被検物が接近した電極と、前記被検物が接近しない電極に接続された配線ラインとの間で発生する静電容量よりも大きくなるように前記絶縁体の厚さが定められる請求項1または請求項2に記載の静電容量式タッチセンサ。   The capacitance generated at the electrode approached by the test object is determined by the capacitance generated between the electrode at which the test object approaches and the wiring line connected to the electrode at which the test object does not approach. The capacitive touch sensor according to claim 1, wherein a thickness of the insulator is determined so as to be larger. 前記被検物が接近した電極に発生する静電容量が、前記被検物が接近した電極に接続された配線ラインと、前記被検物が接近しない電極に接続された配線ラインとの間で発生する静電容量よりも大きくなるように配線ラインの間隔が定められる請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の静電容量式タッチセンサ。   The capacitance generated at the electrode approaching the test object is between the wiring line connected to the electrode approaching the test object and the wiring line connected to the electrode not approaching the test object. The capacitive touch sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein an interval between wiring lines is determined to be larger than a generated capacitance. 前記配線ラインが前記絶縁体にて覆われている請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の静電容量式タッチセンサ。   The capacitive touch sensor according to claim 1, wherein the wiring line is covered with the insulator.
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