JP6908353B2

JP6908353B2 - 静電容量結合方式スイッチ用電極構造

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Publication number: JP6908353B2
Application number: JP2016043536A
Authority: JP
Inventors: 瀧本　利宏; 利宏瀧本
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2036-03-07
Also published as: JP2017161248A

Description

本発明は、入力方式に静電容量結合方式を利用した入力装置の電極構造に関するものである。

近年、静電容量結合方式を利用した入力装置は、最低１つの送信電極と１つの受信電極から構成され、図４の５７および５８のように２つの電極５２・５３間に発生する容量結合による電界に図５のように入力物体６１である導体（指や入力ペン等）が接近することで電極６２・６３間の電界の一部が導体である入力物体６１に移行し更に空気中に放電されたり人体やグランドに流れることで吸収され受信電極への電界が減少することや、送信電極と入力物体６１との間の電界が増加することを利用して検出している。
電界は、片方の電極である送信電極にサイン信号またはパルス信号の電位を印加して、他方の電極である受信電極で電界を受信することで電界を維持し、流れる電荷量を受信電極側で計測し続けることで電荷量の変化から入力物体の接近と離反を検出しスイッチのオン・オフを判定する。

また、図４の電極構造では送信電極側での測定は周辺への漏れ電界や周辺からの電界の干渉により安定した測定が困難なため受信電極側での測定が主流である。

各々の電極は２つ以上の円形または四角形から構成され１つのスイッチは３〜５ｍｍ程度の外形である。１つのスイッチで１０ｍｍを超える外形のものは、スイッチの入力範囲の限定が困難になる。また、近傍に複数のスイッチがある場合も入力範囲の限定が困難である。この問題を解決するためにスイッチ一つ一つの電極面積を小さくし送信電極と受信電極の間隔を狭くし、各々のスイッチ間隔を広くする方法が取られている。

特許文献１では、近傍にある複数のタッチスイッチ電極が干渉する可能性と、電極に近接して指等が置かれた場合に電界が遮断されることが述べられている。また、特許文献１図１ではスイッチ電極の長さｓと間隔ｄは、指の大きさ等から５ｍｍ以上が望ましいと述べられている。また、特許文献１の図３では送信電極と受信電極の間および周辺で電界が発生し、指が電極間の左隅にある場合と指が中央にある場合と右隅にある場合とで遮断される電界の差が少ないことを示している。さらに、特許文献１の図５では複数の電界が干渉し、入力範囲が重複することが書かれている。
送信電極と受信電極の二つの電極間の静電容量の変化を検出しようとする場合に、電界の広がりの多様性や複数の電極間の電界の干渉等により安定した検出範囲を得るのが困難であった。上記特許文献１では、回路技術により対策が取られているが電極構造による入力範囲の不要な広がりに対しては対処が困難である。

特開２０１４−２５８１１

図４に並列平板型の電極構造図を示す。図５に入力物体６１と並列平板型電極５７の断面図５８を示す。入力物体６１がない場合にこの電極構造６５に電位を加えると図９の並列平板型の入力物体なしの電気力線１６１が示すように送信電極１６２から受信電極１６３へと広い広がりを持った電気力線１６１が描かれる。こで描かれている電気力線図は、シミュレーションで描かれている。この空間は誘電率が同一でシミュレーションされる。実際の空間は、空気中は誘電率が１で、パネル１６４はガラスで誘電率４〜１０である。また、アクリルなら誘電率が３〜５である。違いは、パネルと電極部分までで電気力線の本数が多くなり、空気中の電気力線の本数が減少し入力物体が空気中からパネルに接触すると入力物体に吸収される電気力線の本数が大きく増加するが、傾向は同じである。電極間の電気力線１６１が縦方向にも横方向にも大きく広がり、特に送信電極１６２からの電気力線の広がりが大きくなる。

並列平板型の中心に入力物体１７５がありの電気力線１７１のシミュレーション結果を図１０に示す。図１０に示すように送信電極１７２と受信電極１７３の間の上部電気力線の多くが入力物体１７５に遮断される。そのため送信電極１７２と入力物体１７５の間は多くの電気力線で結ばれる。さらに全体のキャパシタンス容量はシミュレーションでは３．５倍に増加する。受信電極１７３側の電気力線は大幅に減少し図６入力装置構成図でしめした受信電流実効値１０８は大幅に減少し、入力物体がパネル上にあると判定しスイッチはオンになる。

また、図１１に示す並列平板型の右端に入力物体ありの電気力線図でもシミュレーションの結果が示すように送信電極１８２と受信電極１８３の間の上部電気力線の多くが遮断される。そのうえ送信電極１８２と入力物体１８５の間は多くの電気力線で結ばれる。さらに全体のキャパシタンス容量はシミュレーションでは１．７倍に増加する。受信電極側１８２の電気力線はかなり減少し図６の入力装置構成図でしめした受信電流実効値１０８は減少するが入力物体１８５がパネル１８４上にないと判定しスイッチはオフとなる。

また、図１２に示す並列平板型の左端に入力物体１９５ありの電気力線図ではシミュレーションの結果が示すように送信電極１９２と受信電極１９３の間の上部電気力線の多くが遮断される。そのうえ送信電極１９２と入力物体１９５の間は多くの電気力線で結ばれる。さらに全体のキャパシタンス容量はシミュレーションでは２．４倍に増加する。受信電極１９３側の電気力線はかなり減少し図６入力装置構成図でしめした受信電流実効値１０８は減少するが、入力物体がパネル上にないと判定するのは困難でスイッチはオンと判定する。

図１１と図１２では各々の電極からの入力物体の距離は同一ではあるがスイッチのオン・オフ判定は一致しないことになる。
また、送信電極側の送信電流実効値１０６は周辺にある他のスイッチ用電極に電界を供給したり周辺にあるいろいろな物体に電界を供給してしまうため基準が決め難く、図４の並列平板型の電極構造ではスイッチのオン・オフ判定に送信電流実効値１０６は実際には使用できない。

本発明は、少なくとも１つの送信電極と、少なくとも１つの受信電極と、片面に前記送信電極と前記受信電極とを互いに離間させて配置した略面状の絶縁体とからなり、前記送信電極に交流電圧を印加し、該交流電圧を前記受信電極で受信し、前記絶縁体の前記送信電極と前記受信電極を配置した面と反対側の面に対して、入力物体が前記送信電極と前記受信電極の双方を覆うように近接した場合に、前記送信電極と前記受信電極と前記絶縁体とで構成される回路に前記入力物体が加わることによって前記電極間に流れる交流電流の大きさが変化し、この交流電流の大きさ変化によって前記入力物体の近接を検出する静電容量結合方式スイッチであって、前記送信電極及び前記受信電極は、それぞれが、前記入力物体が前記絶縁体に近接したときに覆う領域の大きさに対して十分に小さい幅を持つ要素によって構成される枝分かれ形状及び／もしくは格子形状を、前記送信電極の前記要素と前記受信電極の前記要素とが互いに少なくとも２つ以上の近接点を配置したものであり、前記送信電極もしくは前記受信電極のいずれか一方を構成する要素のうち、電極の外周を構成する要素が、他方の電極の外周を構成する要素によって略取り囲まれていることを特徴とする静電容量結合方式スイッチ用電極構造を第一の要旨とし、前記送信電極もしくは前記受信電極のいずれか一方のうち、電極の外周を構成する要素が、他方の電極の外周を構成する要素によって略取り囲まれている方の電極側の回路に、電流検出抵抗を設け測定することを特徴とする、請求項１に記載の静電容量結合方式スイッチ用電極構造を第二の要旨とし、送信電極と受信電極の間隔と、入力物体の近接を検出する間隔を同じとしたことを特徴とする請求項１、或いは、請求項２に記載の静電容量結合方式スイッチ用電極構造を第三の要旨とするものである。

本発明では、一つのスイッチを構成する送信電極および受信電極の表面積を小さくその間隔を狭くすることで、スイッチのオンになる範囲を狭くすることと高さ方向の入力範囲を低くすることでスイッチのオンになる範囲の限定ができ、同時に複数の送信電極と複数の受信電極の電界が入力物体で遮断されることで明確なスイッチのオン・オフの判定ができる。

また、測定する内側の電流検出抵抗を設けている電極構造を他方の電極構造によって取り囲むことで、他のスイッチとの干渉および外部からの影響を減らすことができる。また、電極と指等の入力物体の間にあるパネルの厚さを送信電極と受信電極の間隔と１対１にすることでより効果的である。

櫛型の電極構造図円型の電極構造図入力物体とパネルと櫛型と円型電極の断面図並列平板型の電極構造図入力物体と平行平板型電極の断面図入力装置構成図受信電極側でのオン・オフ判定図送信電極側でのオン・オフ判定図並列平板型の入力物体なしの電気力線図並列平板型の中心に入力物体ありの電気力線図並列平板型の右端に入力物体ありの電気力線図並列平板型の左端に入力物体ありの電気力線図櫛型と円型の入力物体なしの最外周が送信電極の電気力線図櫛型と円型の中心に入力物体ありの最外周が送信電極の電気力線図櫛型と円型の右端に入力物体ありの最外周が送信電極の電気力線図櫛型と円型の左端に入力物体ありの最外周が送信電極の電気力線図櫛型と円型の入力物体なしの最外周が受信電極の電気力線図櫛型と円型の中心に入力物体ありの最外周が受信電極の電気力線図櫛型と円型の右端に入力物体ありの最外周が受信電極の電気力線図櫛型と円型の左端に入力物体ありの最外周が受信電極の電気力線図

図６に入力装置構成図を示す。図６は、送信電極７７にｓｉｎ信号を印加し対応する受信電極７９で受信し各々の電極に流れる電流変化を測定することで静電容量結合方式スイッチのオン・オフを判定する装置である。
発振器７１により作られた周波数から同期のとれたｓｉｎ波形７２とｃｏｓ波形７３を作る。ｓｉｎ信号を十分にｓｉｎ波形増幅回路７４で増幅し送信側の出力側電流・電圧変換回路７６のＲｏｕｔ７５を通過して電流ｉ２を流し送信電極７７に印加する。送信電極７７とＲｏｕｔ７５の間に、受信電極７９とＲｉｎ８２の間に、アナログスイッチ等を設け複数の送信電極・受信電極を接続して多数のスイッチを接続することも可能である。対応する受信電極７９との間には電極間の電界７８が発生しＲｉｎ８２を通過して電流ｉ１を流しグランドへと流れる。送信側・受信側の電流電圧変換回路により対応した電圧に変換される。

前記ｓｉｎ信号の一つは、ｓｉｎ・出力信号掛算回路９０とｓｉｎ・入力信号掛算回路９２に接続される。また、ｃｏｓ信号はもう一方のｃｏｓ・出力信号掛算回路９１とｃｏｓ・入力信号掛算回路９３に接続される。各電流電圧変換回路の出力は、増幅回路とフィルタ回路を介して、それぞれ２つの掛算回路に接続し、それぞれｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号と掛けられる。真の電流値のＡＣ信号だけが、ＤＣ信号を含む２倍のＡＣ周波数になり、ローパス・フィルタ回路を通過することで完全なＤＣ信号になり、送信電極７７・受信電極７９に流れるＡＣ電流をＤＣ電圧に変換する。

そのＤＣ電圧は、Ａ／Ｄ変換され演算処理され送信電流実効値１０６、送信電流位相差１０７、受信電流実効値１０８、受信電流位相差１０９の情報に変換され静電容量結合方式スイッチのオン・オフ情報に変換される。
変換ルールは図６に示す入力装置構成図のスイッチのオン・オフ判定部１１０で、図７受信電極側でのオン・オフ判定図または図８送信電極側でのオン・オフ判定図にもとづき実施される。
図７で入力物体がない状態における受信電極側の電流値を１とし受信電流実効値比率１０割以上１２５で１．０とする。標準と定める入力物体が最接近点にある場合の電流値を０とし受信電流実効値比率０割以下１２２とする。０．７以上でオフとし受信電流実効値比率７割１２４とする。０．３以下でオンとし受信電流実効値比率３割１２３とする。
受信電流実効値変化カーブ１３０がスイッチのオン・オフ判定部１１０に入力されると開始時時間０では受信電流実効値比率１２１が１なのでオフと判定する。その後、スイッチオフ状態１１２６から受信電流実効比率３割１２３以下になる。スイッチオフ状態１１２６からオン状態１２７へのオフ状態１からオン状態への変化点１３１を通過しスイッチオン状態１２７なのでオンと判定する。その後、スイッチオン状態１２７から受信電流実効比率７割１２４以上になる。オン状態からオフ状態２への変化点１３２を通過しスイッチオフ状態２１２８になる。
図８で入力物体がない状態における送信電極側の電流値を０とし受信電流実効値比率０割以下１４２で０とする。標準と定める入力物体が最接近点にある場合の電流値を１とし送信電流実効値比率１０割以上１４５とする。０．３以下でオフとし送信電流実効値比率３割１４３とする。０．７以上でオンとし送信電流実効値比率７割１４４とする。
送信電流実効値変化カーブ１５０がスイッチのオン・オフ判定部１１０に入力されると開始時間０では送信電流実効値比率１４１が０なのでオフと判定する。その後、スイッチオフ状態１１４６から受信電流実効比率７割１４４以上になる。スイッチオフ状態１１４６からオン状態１４７へのオフ状態１からオン状態への変化点１５１を通過しスイッチオン状態１４７なのでオンと判定する。その後、スイッチオン状態１４７から送信電流実効比率３割１５２以下になる。オン状態からオフ状態２への変化点１５２を通過しスイッチオフ状態２１４８になる。
不感帯として０．７から０．３の領域を設けることでリニアに変化しにくい指の動きや人の手が持つペンの動きによるオン・オフの不安定さを改善でき、ふれたときにオン状態になる領域を狭く、はなれたときにオフ状態になる領域を広くし操作が明確になる。

図１に櫛型の電極構造図を示す。図２に円型の電極構造図を示す。この二種類の電極に図６の入力装置構成図に示す送信電極７７および受信電極７９に図１及び図２に示すＡおよびＢを接続した場合に入力物体のあるなしおよびその位置による電気力線の変化をシミュレーション図で示す。
図３で示すパネル４７は、厚さ１ｍｍのガラスで誘電率は８です。電極４２から電極４６は基板にエッチング処理された銅電極である。銅電極は、幅１ｍｍ間隔１ｍｍである。入力物体４１は、ステンレス製の直径１０ｍｍ長さ１００ｍｍの棒で先端部には導電ゴムを接着して指に似た特性をもたせている。
図１の櫛型の電極構成では、ＡおよびＢ側の電極も幅１ｍｍの導体でパターンが構成されており、間隔も同様に１ｍｍである。ただし電極パターンと電流電圧変換の抵抗に接続される導体のパターンは、電極パターンよりも十分細いパターンとする。電極パターンを上面より縦方向に切断し断面を側方から見ると１ｍｍ間隔で１ｍｍの電極パターンが５つあるようになる。またＢ側のパターンはＡ側のパターンで囲まれている。

図２の円型の電極構成でも、同様にＡおよびＢ側の電極も幅１ｍｍの導体でパターンが構成されており、間隔も同様に１ｍｍである。ただし電極パターンと電流電圧変換の抵抗に接続される導体のパターンは、電極パターンよりも十分細いパターンとする。電極パターンを上面より縦方向に切断し断面を側方から見ると１ｍｍ間隔で１ｍｍの電極パターンが５つあるようになる。またＢ側のパターンはＡ側のパターンで囲まれている。

図３の入力物体４１とパネル４７と櫛型図１と円型図２電極の断面図を示す。櫛型でも円型でも断面図は同様である。幅１０ｍｍの入力物体４１が厚さ１ｍｍのガラスの上面に置かれ電極パターンはパネルの下面に置かれている。

図１３の櫛型と円型の入力物体なしの最外周が送信電極の電気力線図を示す。図６に示す送信電極に図１と図２に示すＡを接続し、受信電極に図１と図２に示すＢを接続しシミュレーションしたものである。シミュレーションでは電気力線と全体のキャパシタンス容量が計算される。シミュレーションの結果は、図１３の電気力線２０１の両端と上部方向のふくらみと図９の電気力線１６１の両端と上部方向のふくらみを比較すると大幅に小さくなっており、特に中心部分の電気力線の高さは電極間隔が狭いことで低く、さらに最外周にある送信電極により遮断されることで外部の影響を受けにくい。逆に最外周の送信電極は遮断するものがないため周辺にある他のスイッチ用電極に電界を供給したり周辺にあるいろいろな物体に電界を供給してしまうため基準が決め難く、この電極構造ではスイッチのオン・オフ判定に送信電流実効値１０６は実際には使用しにくいので受信電流実効値１０８の変化を使用する。

図１４の櫛型と円型の中心に入力物体ありの最外周が送信電極の電気力線図に示すように、複数の送信電極と複数の受信電極の間の上部電気力線の大半が入力物体２１８に遮断吸収される。入力物体２１８から空気中に放電されたり人体やグランドに流れることで電気力線が吸収され受信電極側に電気力線が接続されるのを阻害する。そのため複数の送信電極と入力物体２１８の間は多くの電気力線で結ばれる。さらに全体のキャパシタンス容量はシミュレーションでは２．６倍に増加する。図１３に比べて複数の受信電極側の電気力線は大幅に減少しそれにともない受信電流実効値１０８が大幅に減少し３割以下になる。よって入力物体２１８がパネルスイッチ上にあるとスイッチのオン・オフ判定部は判定しスイッチはオンとなる。

図１５の櫛型と円型の右端に入力物体ありの最外周が送信電極の電気力線図と図１６の櫛型と円型の左端に入力物体ありの最外周が送信電極の電気力線図は送信電極・受信電極の配置が左右対称であることから電気力線図が左右対称となる。
入力物体２２８・２３８近辺の送信電極２２６・２３２と隣の受信電極２２５・２３３の間の上部電気力線の多くが遮断される。加えて、送信電極２２６・２３２と入力物体２２８・２３８の間は距離が近く、例えば、空気や塵など遮るようなものが極わずかなので多くの電気力線で結ばれる。しかし、全体のキャパシタンス容量は入力物体２２８・２３８が増えたためシミュレーションでは１．３倍に増加する。さらにパネルから離れた空気の誘電率はパネルの１／５程度なのでシミュレーション結果よりも受信電極側の電気力線の減少は少なくなる。図６の入力装置構成図でしめした受信電流実効値１０８は図１３の受信電流実効値１０８と比べて減少する。しかし、７割以上なので入力物体がパネルスイッチ上にないとスイッチのオン・オフ判定部は判定しスイッチはオフとする。

図１７に櫛型と円型の入力物体なしの最外周が受信電極の電気力線図を示す。図６に示す送信電極に図１と図２に示すＢを接続し、受信電極に図１と図２に示すＡを接続しシミュレーションしたものである。シミュレーションの結果、図17の電気力線２４１を図９の電気力線１６１とふくらみを比較すると電気力線のふくらみが大幅に小さくなっており、特に中心部分の電気力線の高さは電極間隔が狭いことで低く、さらに最外周の受信電極により遮断されることで外部の影響を受けにくい。最外周が受信電極のため図１３の最外周が送信電極に比べてもさらに小さくなる。逆に最外周の受信電極は遮断するものがないため周辺にある他のスイッチ用電極から電界を供給されたり周辺にあるいろいろな物体に電界を供給されてしまうため基準が決め難く、この電極構造ではスイッチのオン・オフ判定に受信電流実効値１０８は実際には使用しにくいので送信電流実効値１０６の変化を使用する。

図１８は櫛型と円型の中心に入力物体ありの最外周が受信電極の電気力線が示すように、複数の送信電極と複数の受信電極の間の上部電気力線の大半が遮断される。そのため複数の送信電極と入力物体の間は多くの電気力線で結ばれる。さらに全体のキャパシタンス容量はシミュレーションの結果では２．０倍に増加する。図１７に比べて複数の送信電極側の電気力線は大幅に増加し、それにともない送信電流実効値が大幅に増加し７割以上になる。よって入力物体がパネルスイッチ上にあるとスイッチのオン・オフ判定部は判定しスイッチはオンとなる。

図１９に示す櫛型と円型の右端に入力物体ありの最外周が受信電極の電気力線図と図２０は櫛型と円型の左端に入力物体ありの最外周が受信電極の電気力線は左右対称となる。
送信電極２６５・２７３と受信電極２６６・２７２の間の上部電気力線の多くが入力物体２６８・２７８に遮断される。そのうえ送信電極２６５・２７３と入力物体２６８・２７８の間は多くの電気力線で結ばれる。しかし全体のキャパシタンス容量はシミュレーションの結果では０．９倍に減少します。さらにパネルから離れた空気の誘電率はパネルの１／５程度なのでシミュレーション結果よりも受信電極側の電気力線の減少は少なくなる。図６の入力装置構成図で示した送信電流実効値１０６（図１９参照）は、図１７で示す送信電流実効値１０６と比べてわずかですが減少し、３割以下なので入力物体がパネルスイッチ上にないとスイッチのオン・オフ判定部は判定しスイッチはオフとします。

複数の送信電極と複数の受信電極で構成される複数の電界が狭い範囲にあり、入力物体が中心付近にある場合は、複数の電界が遮断され、新たに多くの電界が入力物体との間で構成される。入力物体が端に移動するにつれ遮断されていた複数の電界が復活し遮断されていた電界の数が減少し入力物体との間で新たに作られていた多くの電界も減少する。最端面に近づくと影響を受ける電界は最外周にある送信電極または受信電極１つだけになり、入力物体がパネルスイッチ上にないとスイッチのオン・オフ判定部は判定する。

１櫛型電極Ａ外周電極接続線
２櫛型電極外周電極上部
３櫛型電極外周電極下部
４櫛型電極最内周電極部
５櫛型電極中間電極上部
６櫛型電極中間電極下部
７櫛型電極Ｂ中間電極接続線
８櫛型電極外周電極上部断面部
９櫛型電極中間電極上部断面部
１０櫛型電極最内周電極部断面部
１１櫛型電極中間電極下部断面部
１２櫛型電極外周電極下部断面部
１３櫛型電極上面部
１４櫛形電極断面部
２１円型電極Ａ外周電極接続線
２２円型電極外周電極上部
２３円型電極外周電極下部
２４円型電極最内周電極部
２５円型電極中間電極上部
２６円型電極中間電極下部
２７円型電極Ｂ中間電極接続線
２８円型電極外周電極上部断面部
２９円型電極中間電極上部断面部
３０円型電極最内周電極部断面部
３１円型電極中間電極下部断面部
３２円型電極外周電極下部断面部
３３円型電極上面部
３４円型電極断面部
４１入力物体
４２電極外周電極上部断面部
４３電極中間電極上部断面部
４４電極最内周電極部断面部
４５電極中間電極下部断面部
４６電極外周電極下部断面部
４７パネル
４８櫛型と円型電極断面部
５１並列平板型電極Ａ接続線
５２並列平板型電極Ａ部
５３並列平板型電極Ｂ部
５４並列平板型電極Ｂ接続線
５５並列平板型電極Ａ部断面部
５６並列平板型電極Ｂ部断面部
５７並列平板電極上面部
５８並列平板型電極断面部
６１入力物体
６２並列平板型電極Ａ部断面部
６３並列平板型電極Ｂ部断面部
６４パネル
６５並列平板型電極断面部
７１発振器
７２ｓｉｎ波形
７３ｃｏｓ波形
７４ｓｉｎ波形増幅回路
７５Ｒｏｕｔ
７６出力側電流・電圧変換回路
７７送信電極
７８電極間の電界
７９受信電極
８０電界の一部＋電界の増加分
８１人体の放電抵抗７ｋｏｈｍ
８２Ｒｉｎ
８３入力側電流・電圧変換回路
８４出力側ハイパス・フィルタ
８５入力側ハイパス・フィルタ
８６出力側増幅器
８７入力側増幅器
８８出力側ローパス・フィルタ
８９入力側ローパス・フィルタ
９０ｓｉｎ・出力側信号掛算回路
９１ｃｏｓ・出力側信号掛算回路
９２ｓｉｎ・入力側信号掛算回路
９３ｃｏｓ・入力側信号掛算回路
９４ｓｉｎ・出力信号ローパス・フィルタ回路
９５ｃｏｓ・出力信号ローパス・フィルタ回路
９６ｓｉｎ・入力信号ローパス・フィルタ回路
９７ｃｏｓ・入力信号ローパス・フィルタ回路
９８ｓｉｎ・出力信号Ａ／Ｄ変換回路
９９ｃｏｓ・出力信号Ａ／Ｄ変換回路
１００ｓｉｎ・入力信号Ａ／Ｄ変換回路
１０１ｃｏｓ・入力信号Ａ／Ｄ変換回路
１０２ｓｉｎのルート（Ｘ二乗＋Ｙ二乗）の計算処理
１０３ｓｉｎのアークタンジェント（Ｘ／Ｙ）の計算処理
１０４ｃｏｓのルート（Ｘ二乗＋Ｙ二乗）の計算処理
１０５ｃｏｓのアークタンジェント（Ｘ／Ｙ）の計算処理
１０６送信電流実効値
１０７送信電流位相差
１０８受信電流実効値
１０９受信電流位相差
１１０スイッチのオン・オフ判定部
１１１外部処理装置
１１２制御装置
１２１縦軸受信電流実効値比率
１２２受信電流実効値比率０割以下
１２３受信電流実効値比率３割
１２４受信電流実効値比率７割
１２５受信電流実効値比率１０割以上
１２６スイッチオフ状態１
１２７スイッチオン状態
１２８スイッチオフ状態２
１２９横軸経過時間
１３０受信電流実効値比率変化カーブ
１３１オフ状態１からオン状態への変化点
１３２オン状態からオフ状態２への変化点
１４１縦軸送信電流実効値比率
１４２送信電流実効値比率０割以下
１４３送信電流実効値比率３割
１４４送信電流実効値比率７割
１４５送信電流実効値比率１０割以上
１４６スイッチオフ状態１
１４７スイッチオン状態
１４８スイッチオフ状態２
１４９横軸経過時間
１５０送信電流実効値比率変化カーブ
１５１オフ状態１からオン状態への変化点
１５２オン状態からオフ状態２への変化点
１６１電気力線
１６２送信電極
１６３受信電極
１６４パネル
１７１電気力線
１７２送信電極
１７３受信電極
１７４パネル
１７５入力物体
１８１電気力線
１８２送信電極
１８３受信電極
１８４パネル
１８５入力物体
１９１電気力線
１９２送信電極
１９３受信電極
１９４パネル
１９５入力物体
２０１電気力線
２０２電極外周電極上部断面部
２０３電極中間電極上部断面部
２０４電極最内周電極部断面部
２０５電極中間電極下部断面部
２０６電極外周電極下部断面部
２０７パネル
２１１電気力線
２１２電極外周電極上部断面部
２１３電極中間電極上部断面部
２１４電極最内周電極部断面部
２１５電極中間電極下部断面部
２１６電極外周電極下部断面部
２１７パネル
２１８入力物体
２２１電気力線
２２２電極外周電極上部断面部
２２３電極中間電極上部断面部
２２４電極最内周電極部断面部
２２５電極中間電極下部断面部
２２６電極外周電極下部断面部
２２７パネル
２２８入力物体
２３１電気力線
２３２電極外周電極上部断面部
２３３電極中間電極上部断面部
２３４電極最内周電極部断面部
２３５電極中間電極下部断面部
２３６電極外周電極下部断面部
２３７パネル
２３８入力物体
２４１電気力線
２４２電極外周電極上部断面部
２４３電極中間電極上部断面部
２４４電極最内周電極部断面部
２４５電極中間電極下部断面部
２４６電極外周電極下部断面部
２４７パネル
２５１電気力線
２５２電極外周電極上部断面部
２５３電極中間電極上部断面部
２５４電極最内周電極部断面部
２５５電極中間電極下部断面部
２５６電極外周電極下部断面部
２５７パネル
２５８入力物体
２６１電気力線
２６２電極外周電極上部断面部
２６３電極中間電極上部断面部
２６４電極最内周電極部断面部
２６５電極中間電極下部断面部
２６６電極外周電極下部断面部
２６７パネル
２６８入力物体
２７１電気力線
２７２電極外周電極上部断面部
２７３電極中間電極上部断面部
２７４電極最内周電極部断面部
２７５電極中間電極下部断面部
２７６電極外周電極下部断面部
２７７パネル
２７８入力物体

Claims

少なくとも１つの送信電極と、少なくとも１つの受信電極と、片面に前記送信電極と前記受信電極とを互いに離間させて配置した略面状の絶縁体とからなり、前記送信電極に交流電圧を印加し、該交流電圧を前記受信電極で受信し、前記絶縁体の前記送信電極と前記受信電極を配置した面と反対側の面に対して、入力物体が前記送信電極と前記受信電極の双方を覆うように近接した場合に、前記送信電極と前記受信電極と前記絶縁体とで構成される回路に前記入力物体が加わることによって前記電極間に流れる交流電流の大きさが変化し、この交流電流の大きさ変化によって前記入力物体の近接を検出する静電容量結合方式スイッチであって、前記送信電極及び前記受信電極は、それぞれが、前記入力物体が前記絶縁体に近接したときに覆う領域の大きさに対して十分に小さい幅を持つ要素によって構成され、前記送信電極もしくは前記受信電極のいずれか一方を構成する要素のうち、電極の外周を構成する要素が、他方の電極の外周を構成する要素によって略取り囲まれており、
前記送信電極は、
前記交流電圧を印加するための第１接続線と、
前記第１接続線に接続され、前記第１接続線との接続部とは異なる位置に隙間が設けられた部分的な環状形状を有し、前記接続部から見て前記第１接続線とは反対側において前記環状形状から内側に向けて突出する突出電極を含む第１電極部を含み、
前記受信電極は、
前記突出電極を囲み、前記環状形状に囲まれる第２電極部と、前記第２電極部に対して前記突出電極とは反対側に接続され、前記第２電極部を前記環状形状の電極の隙間を介して前記第１電極部の外部に接続する第２接続線とを含み、
前記絶縁体は、前記第１電極部と前記第２電極部とを含む面に垂直な断面で見た場合に、前記入力物体の幅に対して、前記第１電極部と前記第２電極部の少なくとも一方を構成する要素を合計３つ以上含むことを特徴とする静電容量結合方式スイッチ用電極構造。
前記絶縁体は、前記送信電極と前記受信電極とを含む面に垂直な断面で見た場合に、前記入力物体の幅に対して、前記送信電極と前記受信電極の少なくとも一方を構成する要素を合計５つ含む、請求項１に記載の静電容量結合方式スイッチ用電極構造。
前記送信電極もしくは前記受信電極のいずれか一方のうち、電極の外周を構成する要素が、他方の電極の外周を構成する要素によって略取り囲まれている方の電極側の回路に、電流検出抵抗を設け測定することを特徴とする請求項１又は２に記載の静電容量結合方式スイッチ用電極構造。
前記送信電極又は前記受信電極を含む電極と前記入力物体の間にあるパネルの厚さを、前記送信電極と前記受信電極の間隔と、同じとしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の静電容量結合方式スイッチ用電極構造。