JP5792534B2

JP5792534B2 - 静電容量式検出装置

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Publication number: JP5792534B2
Application number: JP2011154955A
Authority: JP
Inventors: 博志泉
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2031-07-13
Also published as: JP2013020542A; US9213453B2; US20130015865A1

Description

本発明は、静電容量の変化により被検出体を検出する静電容量式検出装置に関し、例えば、検出対象領域内における被検出体の座標を検出する静電容量式検出装置に関する。

従来、各種機器の入力装置として静電容量方式のタッチパネルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかるタッチパネルは、隣接電極間で静電容量が形成されるように、センサ基板上に千鳥格子状に配設された複数の検出電極を備える。各検出電極は、平面視にて略菱形形状をなしており、センサ面内のＸ軸方向に直列に接続されたＸ軸電極と、センサ面内でＸ軸方向に直交するＹ軸方向に直列に接続されたＹ軸電極とを含む。オペレータが自身の指をタッチパネル上のセンサ面の任意の位置に押し当てると、複数の検出電極間に形成された電気力線の一部が指に引き抜かれ、各検出電極間の静電容量が減少する。そして、各検出電極間の静電容量の変化量に応じて各Ｘ軸電極及び各Ｙ軸電極から出力される出力信号を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の一端側から他端側に向けて順次検出することにより、センサ面内におけるオペレータの指のタッチ位置を検出する。

米国特許第４５５０２２１号明細書

ところで、従来の静電容量方式のタッチパネルにおいては、センサ基板上に同一形状の複数の検出電極を配設するため、センサ基板外縁部に形成される検出電極間の静電容量が、センサ基板中央部に形成される検出電極間の静電容量より小さくなる。このため、センサ基板の外縁部にオペレータの指を押し当てた場合の静電容量の変化量が、センサ基板の中央部にオペレータの指を押し当てた場合の静電容量の変化量に対して相対的に小さくなり、センサ基板の外縁部における検出感度が、センサ基板の中央部における検出感度に対して相対的に小さくなる。

このため、従来の静電容量方式のタッチパネルにおいては、センサ基板の中央部における静電容量の変化量を基準としてタッチパネルを設計した場合には、センサ基板の外縁部にタッチしたオペレータの指を精度よく検出できなくなる問題が生じる。一方、センサ基板の外縁部における静電容量の変化量を基準として所定の閾値を設定した場合には、センサ基板の中央部で誤検出（被検出体がセンサ面に非接触の状態で被検出体が検出される）が生じる問題がある。特に、複数の被検出体を共に検出するマルチポイント検出を行う場合、センサ基板の外縁部に接近した被検出体とセンサ基板の中央部に接近した被検出体とを共に精度よく検出することは困難であった。

本発明は、かかる点に鑑みて為されたものであり、検出対象領域内の検出感度の差を低減でき、しかもマルチポイントの検出を精度よく実現できる静電容量式検出装置を提供することを目的とする。

本発明の静電容量式検出装置は、隣接電極間で静電容量が形成されるように、検出対象領域に配設された複数の検出電極を具備し、
前記複数の検出電極は、平面視にてＸ軸方向において直列に接続されＸ軸電極列を構成する複数のＸ軸電極と、前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向において直列に接続されＹ軸電極列を構成する複数のＹ軸電極とからなり、前記Ｙ軸方向において間隔を開けて配された複数の前記Ｘ軸電極列が、前記Ｘ軸方向において間隔を開けて配された複数の前記Ｙ軸電極列と交差して配設されており、
前記複数の検出電極のうち、前記検出対象領域の前記Ｘ軸方向における両端部及び前記Ｙ軸方向における両端部に位置する検出電極の電極面積を、前記検出対象領域の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向の中央部に位置する検出電極の電極面積に対して相対的に大きくすることで、前記検出対象領域の相対的に検出感度が低い低感度領域である前記Ｘ軸方向における両端部及び前記Ｙ軸方向における両端部に形成される静電容量を、相対的に検出感度が高い高感度領域である前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向の中央部に形成される静電容量に対して相対的に大きくしたことを特徴とする。

この構成によれば、被検出体が低感度領域に接近した場合の静電容量の変化量と、高感度領域に接近した場合の静電容量の変化量との差が小さくなるので、低感度領域における被検出体の検出感度と、高感度領域における被検出体に検出感度との差が低減され、検出対象領域内の検出感度の差を低減できる。また、複数の被検出体が、検出対象領域の低感度領域及び高感度領域に、それぞれ接近した場合においても、低感度領域及び高感度領域の各被検出体をそれぞれ検出することが可能となるので、マルチポイント検出を精度よく実現できる。

本発明の静電容量式検出装置においては、前記検出対象領域は、平面視にて略矩形形状であり、前記検出対象領域の中央部に位置し相対的に検出感度が高い高感度領域である中央検出領域と、前記検出対象領域の角部に位置し相対的に検出感度が低い低感度領域である角部検出領域と、前記検出対象領域の辺に沿って前記角部検出領域から前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向へと延び、前記中央検出領域と前記角部検出領域との中間感度領域である辺部検出領域とからなり、前記検出電極の電極面積の大きさは、前記角部検出領域＞前記辺部検出領域＞前記中央検出領域の順であることが好ましい。

本発明の静電容量式検出装置においては、前記複数の検出電極は、平面視にてそれぞれ略菱形形状をなしており、一対の対角線の一方が前記Ｘ軸方向に、他方が前記Ｙ軸方向に向いていることが好ましい。

本発明の静電容量式検出装置においては、前記高感度領域にグランド電極を配設することが好ましい。この構成により、検出電極間に形成される静電容量の一部がグランド電極を介して吸収されるので、検出電極間に形成される静電容量値が減少する。これにより、検出対象領域内における検出感度を任意に調整できるので、検出対象領域内における検出感度の差を低減できる。

本発明によれば、検出対象領域内の検出感度の差を低減でき、しかもマルチポイントの検出を精度よく実現できる静電容量式検出装置を実現することができる。

本実施の形態に係る静電容量式検出装置の構成図である。本実施の形態に係る静電容量式検出装置の検出電極の配置を示す図である。本実施の形態に係る静電容量式検出装置の検出原理の概念図である。静電容量式検出装置の静電容量変化量を示す概念図である。検出電極の形状と外周の長さとの関係を示す平面模式図である。被覆材を設けたセンサ基板の一例を示す断面模式図である。グランド電極による静電容量を調整の一例を示す図である。

本発明者らは、複数の検出電極間に形成される静電容量の変化量を介して被検出体を検出する静電容量式検出装置において、検出対象領域内における被検出体の検出感度が、検出対象領域内に配設される複数の検出電極間に形成される静電容量の変化量に応じて変化することに着目した。そして、本発明者らは、検出対象領域内における被検出体の検出感度に応じて、検出対象領域内に形成される静電容量の大きさを変化させることにより、被検出体が検出領域内に接近した場合の静電容量の変化量を低減できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る静電容量式検出装置の構成図である。図１に示すように、本実施の形態に係る静電容量式検出装置１は、平面視にて略矩形形状のセンサ基板１１と、隣接電極間で静電容量が形成されるように、検出対象領域となるセンサ基板１１に配設された複数の検出電極１２と、を具備する。複数の検出電極１２は、センサ基板１１の相対的に検出感度が低い低感度領域に形成される静電容量が、相対的に検出感度が高い高感度領域に形成される静電容量に対して相対的に大きくなるように配設される。また、複数の検出電極１２は、センサ基板１１外縁部に形成される静電容量が、センサ基板１１中央部に形成される静電容量に対して相対的に大きくなるように配設される。

図２は、検出電極１２の配置を示す平面模式図である。なお、図２においては、センサ基板１１の角部を拡大して示している。図２に示すように、複数の検出電極１２は、平面視にて略斜方形形状（略菱形形状）をなしており、センサ基板１１上に千鳥格子状に配設される。また、複数の検出電極１２は、一対の対角線の一方の対角線がＸ軸方向に沿って配設され、他方の対角線がＹ軸方向に沿って配設される。複数の検出電極１２は、Ｘ軸方向において互いに隣接する検出電極１２に直列に接続されＸ軸電極列Ｘ１〜Ｘ４を構成する複数のＸ軸電極１２Ｘと、Ｙ軸方向において互いに隣接する検出電極１２に直列に接続されＹ軸電極列Ｙ１〜Ｙ４を構成する複数のＹ軸電極１２Ｙとを含む。各Ｘ軸電極列Ｘ１〜Ｘ４はＸ軸側検出部１３Ｘ（図１参照）に接続され、各Ｙ軸電極列Ｙ１〜Ｙ４はＹ軸側検出部１３Ｙ（図１参照）に接続される。

複数の検出電極１２は、センサ基板１１外縁部（辺部及び角部）に形成される検出電極１２間の静電容量が、センサ基板１１中央部に形成される検出電極１２間の静電容量に対して相対的に大きくなるように配設される。また、複数の検出電極１２は、Ｘ軸方向における両端部に形成される静電容量及びＹ軸方向における両端部に形成される静電容量が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の中央部に形成される静電容量に対して相対的に大きくなるように配設される。本実施の形態においては、検出対象領域となるセンサ基板１１外縁部に配設される検出電極１２の電極面積が、センサ基板１１中央部に配設される検出電極１２の電極面積に対して相対的に大きくなるように配設される。これにより、センサ基板１１外縁部に形成される検出電極１２間の静電容量が、センサ基板１１中央部に形成される検出電極１２間の静電容量に対して相対的に大きくなるので、センサ基板１１外縁部に被検出体が接近した場合の静電容量の変化量と、センサ基板１１中央部に被検出体が接近した場合の静電容量の変化量との差が低減される。この結果、センサ基板１１内における検出感度の差を低減することが可能となる。

また、本実施の形態においては、図２の点線に示すように、検出対象領域となるセンサ基板１１を、相対的に検出感度が高い高感度領域となるセンサ基板１１中央部の中央検出領域Ａ１と、センサ基板１１角部の相対的に検出感度が低い低感度領域である角部検出領域Ａ２と、センサ基板１１のＸ軸方向及びＹ軸方向における両端部の中間感度領域である辺部検出領域Ａ３とに分割する。そして、低感度領域である角部検出領域Ａ２に配設される検出電極１２（Ｘ軸電極１２Ｘｂ、Ｙ軸電極１２Ｙｂ）の電極面積が、高感度領域である中央検出領域Ａ１に配設される検出電極１２（Ｘ軸電極１２Ｘａ、Ｙ軸電極１２Ｙａ）の電極面積に対して相対的に大きくなるように配設される。また、複数の検出電極１２は、中間感度領域である辺部検出領域Ａ３間に配設された検出電極１２（Ｘ軸電極１２Ｘｃ、Ｙ軸電極１２Ｙｃ）の電極面積が、角部検出領域Ａ２に配設された検出電極１２（Ｘ軸電極１２Ｘｂ、Ｙ軸電極１２Ｙｂ）の電極面積と、中央検出領域Ａ１に配設された検出電極１２（Ｘ軸電極１２Ｘａ、Ｙ軸電極１２Ｙａ）の電極面積との間の電極面積になるように配設される。

この構成により、角部検出領域Ａ２に形成される静電容量が、中央検出領域Ａ１に形成される静電容量に対して相対的に大きくなる。また、辺部検出領域Ａ３に形成される静電容量が、中央検出領域Ａ１に形成される静電容量と、角部検出領域Ａ２に形成される静電容量との間の大きさとなる。これにより、被検出体としてのオペレータの指が、センサ基板１１の中央検出領域Ａ１に接近した場合の静電容量の変化量と、角部検出領域Ａ２に接近した場合の静電容量の変化量と、辺部検出領域Ａ３に接近した場合の静電容量の変化量との差が低減される。この結果、センサ基板１１外縁部の角部検出領域Ａ２及び辺部検出領域Ａ３における被検出体の検出感度と、センサ基板１１中央部の中央検出領域Ａ１における被検出体の検出感度との差を低減することが可能となる。

なお、図２に示した例では、センサ基板１１内を３つの検出領域Ａ１〜Ａ３に分割し、検出感度に応じて各検出領域Ａ１〜Ａ３に形成される静電容量の大きさを変更する例について説明したが、センサ基板１１に配置されるＸ軸電極列Ｘ１〜Ｘ４及びＹ軸電極列Ｙ１〜Ｙ４毎に電極面積を変更する構成としてもよい。この場合、図２に示すように、Ｘ軸方向におけるセンサ基板１１の一辺部のＹ軸電極列Ｙ１及びＹ２に属するＹ軸電極１２Ｙの電極面積を、Ｘ軸方向におけるセンサ基板１１の中央部のＹ軸電極列Ｙ３及びＹ４に対して相対的に大きくすることにより、上述した例と同様に、センサ基板１１面内における検出感度の差を低減できる。また、センサ基板１１のＹ軸方向における一辺部のＸ軸電極列Ｘ１及びＸ２に属するＸ軸電極１２Ｘの電極面積を、Ｙ軸方向におけるセンサ基板１１の中央部のＸ軸電極列Ｘ３及びＸ４に属するＸ軸電極１２Ｘの電極面積に対して相対的に大きくすることにより、センサ基板１１面内における検出感度の差を低減することが可能となる。この場合、センサ基板１１の角部（Ｘ軸電極列Ｘ１及びＸ２及びＹ軸電極列Ｙ１及びＹ２を含む領域）に属するＸ軸電極１２Ｘ及びＹ軸電極１２Ｙの電極面積を特に増大させることにより、検出対象領域内における検出感度の差を特に低減できる。なお、本実施例において、センサ基板１１面内における低感度領域である角部検出領域Ａ２及び中間感度領域である辺部検出領域Ａ３の範囲を外縁部とし、この外縁部に配設される検出電極１２（Ｘ軸電極１２Ｘｂ、１２Ｘｃ及びＹ軸電極１２Ｙｂ、１２Ｙｃ）の電極面積を、センサ基板１１中央部の高感度領域である中央検出領域Ａ１に配設される検出電極１２（Ｘ軸電極１２Ｘａ及びＹ軸電極１２Ｙａ）の１０１％から１５０％の範囲にすることにより、センサ基板１１面内における検出感度の差を低減できる。

なお、例えば、各検出電極１２の外周の長さを大きくすること、検出電極１２間の距離を小さくすること、センサ基板１１内における検出電極１２の密度（占有率）を大きくすること、などによっても各検出電極１２間の静電容量を大きくすることができる。また、検出電極１２を導電性の低い材料を用いることにより、検出電極１２間の静電容量を大きくすることもできる。

静電容量式検出装置１は、図１に示すように、センサ基板１１面内のＸ軸方向における静電容量の変化量を検出するＸ軸側検出部１３Ｘと、センサ基板１１面内でＸ軸方向に直交するＹ軸方向における静電容量の変化量を検出するＹ軸側検出部１３Ｙと、Ｘ軸側検出部１３Ｘ及びＹ軸側検出部１３Ｙから出力された出力信号をアナログ−デジタル変換するＡ／Ｄ変換部１４と、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における静電容量の変化量などを記憶する記憶部１５と、検出した静電容量の変化量などを用いて演算処理を行う演算処理部１６と、演算処理部１６で算出した被検出体位置を出力するインターフェイス部１７とを具備する。

Ｘ軸側検出部１３Ｘは、Ｘ軸方向の一端側（図２におけるＸ１側）から他端側（図２におけるＸ４側）に向けて各Ｘ軸電極列Ｘ１〜Ｘ４に属するＸ軸電極１２の静電容量変化量を順次検出する。なお、Ｘ軸側検出部１３Ｘは、Ｘ軸電極１２の静電容量変化を順次検出できればよく、検出順序は特に限定されず、どのような順序で各Ｘ軸電極列Ｘ１〜Ｘ４に属するＸ軸電極１２Ｘの静電容量の変化量を検出してもよい。

Ｙ軸側検出部１３Ｙは、Ｙ軸方向の一端側（図２におけるＹ１側）から他端側（図２におけるＹ４側）に向けて各Ｙ軸電極列Ｙ１〜Ｙ４に属するＹ軸電極１２Ｙの静電容量変化量を順次検出する。なお、Ｙ軸側検出部１３Ｙは、Ｙ軸電極１２Ｙの静電容量変化を順次検出できればよく、検出順序は特に限定されず、どのような順序で各Ｙ軸電極列Ｙ１〜Ｙ４に属するＹ軸電極１２Ｙの静電容量の変化量を検出してもよい。

なお、ここでは、Ｘ軸側検出部１３Ｘ、Ｙ軸側検出部１３Ｙにおいて、各検出電極１２間の静電容量の変化量を直接検出する場合を示しているが、本実施の形態は、これに限られない。例えば、Ｘ軸側検出部１３Ｘ及びＹ軸側検出部１３Ｙで得られた静電容量値を、演算処理部１８等の他の回路において基準容量値と比較して静電容量変化量を算出する構成としてもよい。

Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部１４は、Ｘ軸側検出部１３Ｘの検出信号（Ｘ軸電極１２Ｘの静電容量変化量に関するデータ）及びＹ軸側検出部１３Ｙの検出信号（Ｙ軸電極１２Ｙの静電容量変化量に関するデータ）をデジタル信号に変換し、記憶部１５、演算処理部１６に供給する。

記憶部１５は、検出された電極の静電容量変化量を記憶するための記憶領域を有している。記憶部１５は、Ｘ軸電極１２Ｘの静電容量変化量の検出時に、各Ｘ軸電極列Ｘ１〜Ｘ４に属する全てのＸ軸電極１２Ｘの静電容量変化量を同時に記憶領域に記憶する構成としてもよく、一部のＸ軸電極１２Ｘ（少なくとも隣接する２つのＸ軸電極１２Ｘ）の静電容量変化量を選択的に記憶する構成としてもよい。

なお、Ｘ軸側検出部１３Ｘ、Ｙ軸側検出部１３Ｙで検出されたデータは、演算処理部１６を介して記憶部１５に供給する構成としてもよく、Ｘ軸側検出部１３Ｘ、Ｙ軸側検出部１３ＹからＡ／Ｄ変換部１４を介して記憶部１５に直接データが供給される構成としてもよい。

演算処理部１６は、検出された電極の静電容量の変化量を用いて演算処理を行うことにより、被検出体が接触した領域数や座標領域を決定する。演算処理部１６は、Ｘ軸側検出部１３Ｘが検出した所定のＸ軸電極１２Ｘの静電容量の変化量と、当該所定のＸ軸電極１２Ｘと隣接するＸ軸電極１２Ｘの静電容量の変化量を比較し（差分をとり）、当該比較値及び検出されたＸ軸電極１２Ｘの静電容量の変化量の大きさに基づいて、検出対象の座標領域を規定する開始電極及び終了電極等を決定する。

次に、静電容量式検出装置１の測定原理について説明する。図３Ａ，図３Ｂは、静電容量式検出装置１の測定原理を示す模式図であり、センサ基板１１に接近した被検出体としてのオペレータの指２０を模式的に示している。被検出体としてのオペレータの指２０が接近していない状態では、センサ基板１１上に配置された検出電極１２間には、一定の静電容量が形成されている。

図３Ａに示すように、オペレータの指２０がセンサ基板１１の中央部に接近した場合、中央部に配設された一の検出電極１２と、当該一の検出電極１２の周囲に隣接して配設されたすべての検出電極１２（図３Ａに示す例では、８つの検出電極１２）との間に形成される電気力線Ｅが、オペレータの指２０によって引き抜かれて静電容量が減少する。

一方で、図３Ｂに示すように、オペレータの指２０がセンサ基板１１の辺部に接触した場合、辺部に配設された一の検出電極１２と、当該一の検出電極１２の周囲に隣接して配設された検出電極１２（図３Ｂに示す例では、５つの検出電極１２）との間に形成される電気力線Ｅが、オペレータの指２０によって引き抜かれて静電容量が減少する。このため、センサ基板１１の辺部に指２０が場合の静電容量が減少量は、センサ基板１１の中央部に指２０が接近した場合に対して相対的に小さくなる。

図４は、検出対象領域となるセンサ基板１１面内における静電容量の変化量を示す概念図である。なお、図４においては、複数の検出電極１２を同一形状の検出電極で構成し、センサ基板１１にオペレータの指２０が接近した場合の静電容量の変化について示している。図４に示すように、各検出電極１２を同一形状の検出電極で構成した場合、センサ基板１１外縁部に接近するにつれて、静電容量の変化量が小さくなる。また、センサ基板１１の一辺部から角部に接近するにつれて、静電容量の変化量が減少する。このように、センサ基板１１に配設される検出電極１２が全て同一形状の場合には、センサ基板１１の辺部及び角部にオペレータの指２０が接近した場合の静電容量の変化量が、センサ基板１１中央部にオペレータの指２０が接近した場合の静電容量の変化量に対して相対的に小さくなる。この結果、センサ基板１１の辺部及び角部に配設されたＸ軸電極１２Ｘ及びＹ軸電極１２Ｙから出力される出力信号が、センサ基板１１中央部に配設されたＸ軸電極１２Ｘ及びＹ軸電極１２Ｙから出力される出力信号に対して相対的に小さくなるので、センサ基板１１の辺部及び角部における検出感度が低下する。このため、本実施の形態に係る静電容量式検出装置１においては、センサ基板１１の外縁部に形成される静電容量が、センサ基板１１の中央部に形成される静電容量に対して相対的に大きくなるように調整する。これにより、センサ基板１１の角部検出領域Ａ２及び辺部検出領域Ａ３にオペレータの指２０が接近した場合の静電容量の変化量が、中央検出領域Ａ１にオペレータの指２０が接近した場合の静電容量の変化量に対して相対的に大きくなる。この結果、センサ基板１１の角部検出領域Ａ２及び辺部検出領域Ａ３におけるオペレータの指２０の検出感度と、中央検出領域Ａ１におけるオペレータの指２０の検出感度との差が小さくなるので、センサ基板１１内の全域に亘って検出感度の差を低減することが可能となる。

本実施の形態に係る静電容量式検出装置１においては、センサ基板１１上に配置されたガラス基板（不図示）などの操作面にオペレータの指２０などの被検出体が際に変化する静電容量の変化量を検出して接触位置を特定する。本実施の形態に係る静電容量式検出装置１においては、被検出体がセンサ面に接触していない状態の電極の静電容量値を基準とし、この基準となる静電容量値から被検出体が接触した際に生じる静電容量の変化量を検出する。このような静電容量方式としては、電極とグランド（ＧＮＤ）と間に形成される自己容量を検出対象とする自己容量検出方式と、２つの検出電極１２間に形成される相互容量を検出対象とする相互容量検出方式と、基準電極と２つのセンサ電極の間に形成される相互容量の差として定義される容量を検出対象とする差動型相互容量検出方式とがあるが、静電容量式検出装置１においては、いずれの方式を適用してもよい。なお、自己容量検出方式では、接触部分の静電容量が増加（プラス方向に変化）し、相互容量検出方式では、接触部分の静電容量が減少（マイナス方向に変化）し、図２は相互容量検出方式により検出した場合を示している。

次に、参考までに、検出電極１２の総電極面積を変えずに検出電極１２の外周の長さ（端面の長さ）を変更する例について説明する。図５は、検出電極１２の形状と外周の長さとの関係を示す平面模式図である。図５においては、平面視略矩形形状の検出電極１２を単一の検出電極１２とする例、検出電極１２を２分割して２つの検出電極１２とする例、及び４分割して４つの検出電極１２とする例について示している。これらの例では、検出電極１２の外周の長さが大きくなるにつれて（すなわち、分割しない場合、２分割、４分割の順）、検出電極１２間に形成される静電容量が大きくなる。このため、例えば、略同一面積を有する検出電極１２をセンサ基板１１上にパターニングし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における両辺部の辺部検出領域Ａ３の検出電極１２を２分割し、角部検出領域Ａ２の検出電極１２を４分割することにより、検出対象領域であるセンサ基板１１外縁部の検出電極１２の外周の長さを、センサ基板１１中央部の検出電極１２の外周の長さに対して相対的に大きくできる。この構成により、センサ基板１１外縁部に形成される静電容量が、センサ基板１１中央部に形成される静電容量に対して相対的に大きくなるので、被検出体がセンサ基板１１外縁部に接近した場合の静電容量の変化量と、中央部に接近した場合の静電容量の変化量との差が小さくなる。この結果、検出対象領域の外縁部における被検出体の検出感度と、中央部における被検出体に検出感度との差が低減されるので、検出対象領域内の検出感度の差を低減できる。

なお、上述した実施の形態においては、センサ基板１１外縁部における静電容量の変化量と、センサ基板１１中央部における静電容量の変化量とを考慮して検出電極１２間に形成される静電容量を調整する例について説明したが、センサ基板１１上に配置される被覆材の厚みを考慮して検出電極１２間に形成される静電容量を調整してもよい。

図６は、被覆材を設けたセンサ基板１１の一例を示す断面模式図である。図６に示す静電容量式検出装置１は、複数の検出電極１２が配設されたセンサ基板１１と、このセンサ基板１１上に設けられ検出電極１２を被覆する被覆材としてオーバーレイ２１とを具備する。オーバーレイ２１は、センサ基板１１中央部から上方に膨出する略ドーム状をなしており、センサ基板１１中央部の厚みＤ１がセンサ基板１１外縁部の厚みＤ２に対して相対的に大きくなるように設けられる。図６に示す静電容量式検出装置１においては、オーバーレイ２１を介して被検出体を検出する。このため、オーバーレイ２１の厚みＤ１が相対的に大きいセンサ基板１１中央部に被検出体が接近した場合の静電容量の変化量が、オーバーレイ２１の厚みＤ２が相対的に小さいセンサ基板１１外縁部に被検出体が接近した場合の静電容量の変化量に対して相対的に小さくなるので、センサ基板１１中央部における被検出体の検出感度が、センサ基板１１外縁部における被検出体の検出感度に対して相対的に小さくなる。

複数の検出電極１２は、オーバーレイ２１の厚みが相対的に厚い領域に形成される静電容量が、オーバーレイ２１の厚みが相対的に薄い領域に形成される静電容量に対して、相対的に小さくなるように配設される。例えば、図６に示す例では、センサ基板１１中央部のオーバーレイ２１の厚みＤ１に対して、センサ基板１１外縁部におけるオーバーレイ２１の厚みＤ２が相対的に小さくなる。このため、オーバーレイ２１の厚みが厚く、被検出体の検出感度が相対的に低下する中央検出領域Ａ１に配設される検出電極１２間に形成される静電容量が、オーバーレイ２１の厚みが薄い角部検出領域Ａ２及び辺部検出領域Ａ３に配設された検出電極１２間に形成される静電容量に対して大きくなるように検出電極１２を配設することにより、オーバーレイ２１の厚みが相対的に厚い領域に被検出体が接近した場合の静電容量の変化量と、オーバーレイ２１の厚みが相対的に薄い領域に被検出体が接近した場合の静電容量との差が小さくなる。これにより、センサ基板１１上に設けたオーバーレイ２１の厚みによる検出対象領域内の検出感度の差を低減することができる。

また、検出対象領域となるセンサ基板１１に形成される静電容量は、センサ基板１１の一部の領域にグランド電極を配設することによっても調整することもできる。

図７は、グランド電極による静電容量の調整の一例を示す図である。図７Ａに示すように、センサ基板１１に配設される検出電極１２間には、所定の静電容量Ｃ１が形成されている。ここで、図７Ｂに示すように、検出対象領域となるセンサ基板１１の一部の領域にグランド電極２２を配設した場合、検出電極１２間に形成される静電容量Ｃ１の一部がグランド電極２２に吸収されて静電容量Ｃ２に減少する。このため、例えば、相対的に検出感度が高い中央検出領域Ａ１にグランド電極２２を配設することにより、センサ基板１１面内における検出感度を任意に調整できるので、センサ基板１１面内における検出感度の差をより低減できる。なお、グランド電極２２は、例えば、センサ基板１１の高感度領域である中央検出領域Ａ１に配設することにより、中央検出領域Ａ１に形成される静電容量の一部がグランド電極２２に吸収されて減少するので、検出対象領域となるセンサ基板１１内における検出感度の差を低減することができる。

以上説明したように、上記実施の形態に係る静電容量式検出装置１によれば、センサ基板１１の低感度領域（角部検出領域Ａ２及び辺部検出領域Ａ３）に形成される検出電極１２間の静電容量が、高感度領域（中央検出領域Ａ１）に形成される検出電極１２間の静電容量に対して相対的に大きくなるので、被検出体が低感度領域に接近した場合の静電容量の変化量と、高感度領域に接近した場合の静電容量の変化量との差が小さくなる。これにより、低感度領域における被検出体の検出感度と、高感度領域における被検出体に検出感度との差が低減されるので、検出対象領域内の検出感度の差を低減できる。また、複数の被検出体が、検出対象領域の低感度領域及び高感度領域に、それぞれ接近した場合においても、低感度領域及び高感度領域の各被検出体をそれぞれ検出することが可能となるので、マルチポイントの検出の検出を精度よく実現できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上述した実施の形態においては、検出電極が平面視にて略斜方形状の例について説明したが、検出電極の形状は、隣接電極間に静電容量が形成されるものであれば、特に限定されず、適宜変更可能である。例えば、検出電極の形状としては、平面視において、略三角形形状、略矩形形状、略多角系形状、略円形形状、略楕円形状としてもよい。

本発明は、被検出体との間の距離を検出でき、しかも被検出体によるタッチ位置を精度良く検出できるという効果を有し、特に、携帯機器、デジタルフォトフレーム、ＰＣ、オーディオの操作パネルなど、各種入力デバイスに適用可能である。

１静電容量式検出装置
１１センサ基板
１２検出電極
１２ＸＸ軸電極
１２ＹＹ軸電極
１３ＸＸ軸側検出部
１３ＹＹ軸側検出部
１４Ａ／Ｄ変換部
１５記憶部
１６演算処理部
１７インターフェイス部
２０指
２１オーバーレイ
２２グランド電極

Claims

隣接電極間で静電容量が形成されるように、検出対象領域に配設された複数の検出電極を具備し、
前記複数の検出電極は、平面視にてＸ軸方向において直列に接続されＸ軸電極列を構成する複数のＸ軸電極と、前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向において直列に接続されＹ軸電極列を構成する複数のＹ軸電極とからなり、前記Ｙ軸方向において間隔を開けて配された複数の前記Ｘ軸電極列が、前記Ｘ軸方向において間隔を開けて配された複数の前記Ｙ軸電極列と交差して配設されており、
前記複数の検出電極のうち、前記検出対象領域の前記Ｘ軸方向における両端部及び前記Ｙ軸方向における両端部に位置する検出電極の電極面積を、前記検出対象領域の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向の中央部に位置する検出電極の電極面積に対して相対的に大きくすることで、前記検出対象領域の相対的に検出感度が低い低感度領域である前記Ｘ軸方向における両端部及び前記Ｙ軸方向における両端部に形成される静電容量を、相対的に検出感度が高い高感度領域である前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向の中央部に形成される静電容量に対して相対的に大きくしたことを特徴とする静電容量式検出装置。
前記検出対象領域は、平面視にて略矩形形状であり、前記検出対象領域の中央部に位置し相対的に検出感度が高い高感度領域である中央検出領域と、前記検出対象領域の角部に位置し相対的に検出感度が低い低感度領域である角部検出領域と、前記検出対象領域の辺に沿って前記角部検出領域から前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向へと延び、前記中央検出領域と前記角部検出領域との中間感度領域である辺部検出領域とからなり、前記検出電極の電極面積の大きさは、前記角部検出領域＞前記辺部検出領域＞前記中央検出領域の順であることを特徴とする請求項１記載の静電容量式検出装置。
前記複数の検出電極は、平面視にてそれぞれ略菱形形状をなしており、一対の対角線の一方が前記Ｘ軸方向に、他方が前記Ｙ軸方向に向いている請求項１又は請求項２記載の静電容量式検出装置。
前記高感度領域にグランド電極を配設したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の静電容量式検出装置。