JP7026525B2 - センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、センサ装置に関する。

押圧変形に応じた静電容量の変化を検知する感圧センサを備えるタッチパネルにおいて、指などの操作子の接近による静電結合を遮る遮断体を設けることにより、感圧センサの誤検知を防止する技術が知られている（特許文献１）。

特許第５４４６６２６号公報

この技術においては、タッチパネルとは別の独立した感圧センサ及び遮断体を設ける必要があるため、部品点数が増加する。その結果、製品の総厚が厚くなり、製品のコストも増加するという不都合がある。

本発明が解決しようとする課題は、感圧センサ及びタッチセンサを有するセンサ装置において、部品点数を増加させることなく、操作子の接近時に生じる静電結合による感圧センサの誤検知が防止されたセンサ装置を提供することである。

[１]本発明は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の一方主面に形成されたセンサ電極と、前記センサ電極の周囲の少なくとも一部に形成された第１シールド部とが、操作面側に配置される第１面に設けられたタッチセンサと、前記第１シールド部に含まれるシールド電極と対向配置され、前記第１面と異なる第２面に設けられた検知電極と、を備え、前記第１面の方が前記第２面よりも操作面側に位置し、前記シールド電極と前記検知電極とは、前記シールド電極と前記検知電極とが接近することによる静電容量値の変化を検出する感圧センサを構成すること特徴とするセンサ装置を提供することにより、上記課題を解決する。

[２]上記発明において、前記シールド電極と前記検知電極との間に配置された弾性体を、さらに備えてもよい。
[３]上記発明において、平面視において、前記シールド電極は、前記検知電極を覆って形成できる。

[４]上記発明において、前記検知電極は、導電性材料により塗りつぶして形成できる。

[５] 上記発明において、前記検知電極の周囲の少なくとも一部に形成された第２シールド部を、さらに備えてもよい。

[６]上記発明において、前記検知電極を、前記絶縁性基材のうち、前記センサ電極及び前記第１シールド部よりも外側であって所定領域を介在させた位置に形成させ、前記所定領域が屈曲されることにより、前記検知電極が前記シールド電極と前記対向配置させることができる。

本発明によれば、感圧センサ及びタッチセンサを有するセンサ装置において、容量結合を遮るための遮断体を新たに設けることなく、操作子の接近時に生じる容量結合に起因する感圧センサの誤検知を防止するセンサ装置を提供できる。

第１実施形態のセンサ装置を示す平面展開図である。 図１Ａに示すIＢ－IＢ線に沿うセンサ装置の断面図である。 第２実施形態のセンサ装置を示す平面展開図である。 図２Ａに示すIIＢ－IIＢ線に沿うセンサ装置の断面図である。

＜第１実施形態＞
本実施形態のセンサ装置１は、車両に搭載されるカーナビゲーションの操作スイッチや、エアーコンディショナーやオーディオ装置等の電子機器の静電容量式スイッチや、タッチパネル式ディスプレイ等に適用可能である。

以下、図１Ａ、及び図１Ｂに基づいて、センサ装置１の構成を説明する。
図１Ａは、第１実施形態のセンサ装置１の平面展開図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す展開状態のものを組み立てたセンサ装置１のIＢ－IＢ線に沿う断面図である。

図１Ａに示すように、センサ装置１は、絶縁性基材１１と、センサ電極１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）と、第１シールド部１３（１３１，１３２）と、検知電極１４とを有する。同図に示す態様は一例であり、センサ電極１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）、第１シールド部１３（１３１，１３２）、検知電極１４の配置、数、形状は限定されない。例えば、同図では、検知電極１４が２個の例を示すが、１個でも３個以上でもよく、センサ電極１２の数に合わせて３個としてもよいし、絶縁性基材１１の４隅に対応させて配置して４個としてもよい。本実施形態の絶縁性基材１１は、図中Ｘ方向（図中横方向）に沿って領域Ａ，領域Ｂ及び領域Ｃを有する。図１Ａに示すセンサ装置１においては、センサ電極１２及び第１シールド部１３は領域Ｂに形成され、検知電極１４は領域Ａ及び領域Ｃのそれぞれに一つずつ形成される。本例に示す第１シールド部１３は、センサ電極１２の周囲に設けられるが、各センサ電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃの間に延在させてもよい（図２Ａを参照）。図１Ａの平面展開図に示されるように、センサ電極１２、第１シールド部１３及び検知電極１４は、絶縁性基材１１の同一の主面１１ａに形成される。なお、図１Ａに示す例では、図中Ｘ方向が長手となるように形成されるセンサ装置１を例にして説明するが、図中Ｙ方向が長手となるセンサ装置１を作製してもよい。センサ電極１２、第１シールド部１３を絶縁性基材１１の一方主面に形成し、検知電極１４を絶縁性基材の他方主面に形成してもよい。

本実施形態のセンサ装置１において、センサ電極１２と第１シールド部１３とは、タッチセンサＴＳを形成し、シールド電極１３１と検知電極１４とは、感圧センサを形成する。感圧センサを形成するシールド電極１３１は、タッチセンサＴＳを形成する第１シールド部１３の一部である。タッチセンサＴＳにおける第１シールド部１３の一部であるシールド電極１３１が、感圧センサの検知電極１４と対をなす電極の機能を兼ねる。

図１Ａに示すセンサ装置１は、領域Ａと領域Ｂとの間、つまり領域Ａと領域Ｂとが連なる接続部分に所定領域Ｒを有する。同様に、センサ装置１は、領域Ｂと領域Ｃとの間、つまり領域Ｂと領域Ｃとが連なる接続部分に所定領域Ｒを有する。この二つの所定領域Ｒは、それぞれ折り曲げ部Ｆを含む。領域Ａは、領域Ｂ側に折り曲げられる。本例の折り曲げ部Ｆは、Ｘ軸に沿って異なる位置に設けられたＹ軸に沿う二本の折れ曲げ線Ｌ１，Ｌ２を含む。図中左側の領域Ａについては、折り曲げ線Ｌ１及び／又はＬ２に沿って、または折り曲げ線Ｌ１又はＬ２の近傍で、Ｙ軸に沿って（Ｙ軸を中心に）折り曲げられる。絶縁性基材１１は可撓性を備えた薄いシート状であるため、折り曲げられた折り曲げ部Ｆは曲面状となる。この折り曲げ操作により、折り曲げられた領域Ａは領域Ｂと略面平行の位置関係となり、領域Ａと領域Ｂが重なり、領域Ａに形成された検知電極１４とシールド電極１３１とが対向配置された状態となる。同様に、領域Ｃも、領域Ｃが領域Ｂに重なるように折り曲げられる。この折り曲げ操作により、折り曲げられた領域Ｃは領域Ｂと略面平行の位置関係となり、領域Ｃと領域Ｂが重なり、領域Ｃに形成された検知電極１４とシールド電極１３１とが対向配置された状態となる。この状態でセンサ装置１を組み立てる。組み立てられたセンサ装置１の断面を図１Ｂに示す。

図１Ｂに示すように、組み立てられたセンサ装置１においては、センサ電極１２と第１シールド部１３とは、センサ装置１に対して入力操作等が行われる操作面側に配置される第１面１５ａに設けられ、検知電極１４は、第１面１５ａに対して、指などの操作子ＦＩＮが接近乃至接触する操作面側から－Ｚ方向（図中上側を＋Ｚ方向と定義した場合における図中下側）の位置に配置された第２面１５ｂに設けられる（形成される）。したがって、第１面１５ａの方が第２面１５ｂよりも操作面側に位置する。ここで操作面側とは、センサ装置１において、指などの人体を含む操作子ＦＩＮの接近乃至接触による入力操作が行われる操作面に近い方(近い側)の位置を示す。第１面１５ａと第２面１５ｂとは、図中Ｚ方向で示すセンサ装置１の厚さ方向の位置（高さ）が異なる。第１面１５ａの位置のほうが、第２面１５ｂの位置よりも操作面に近い。本例では、説明の便宜上、第１面１５ａと第２面１５ｂの位置を弾性体１５の表裏面の位置を基準として設けた例を示すが、絶縁性基材１１の一方主面又は他方主面の位置を基準として第１面１５ａと第２面１５ｂの設定位置を定義してもよいし、弾性体１５や縁性基材１１に沿って設けられた他の部材の一方主面又は他方主面の位置を基準として第１面１５ａと第２面１５ｂの設定位置を定義してもよい。本例における第１面１５ａと第２面１５ｂは、センサ装置１を構成する何れかの部材のＸＹ面に沿う面であり、Ｚ座標値が異なる面である。

センサ装置１において、第１面１５ａの方が第２面１５ｂよりも操作面側に位置すれば、第１面１５ａと第２面１５ｂの形成方法は限定されない。例えば、図１Ａのように、センサ電極１２及び第１シールド部１３を絶縁性基材１１の一方の主面の領域Ｂに形成し、検知電極１４を絶縁性基材１１の一方の主面の領域Ａ及び領域Ｃに形成し、図１Ｂのように、センサ電極１２及び第１シールド部１３と検知電極１４との間に絶縁性基材１１が介在しないように折り曲げることで、第１面１５ａと第２面１５ｂを形成してもよいし、逆側に折り曲げてセンサ電極１２及び第１シールド部１３の検知電極１４側（図中下側）、及び、検知電極１４のセンサ電極１２及び第１シールド部１３側（図中上側）に絶縁性基材１１が介在するように第１面１５ａと第２面１５ｂを形成してもよい。この場合においても、操作面を基準にすると、図中、Ｚ軸方向に沿って、操作面、センサ電極１２を含むタッチセンサＴＳ(第１面１５ａ)、検知電極１４（第２面１５ｂ）の順で配置される。
また、第１面１５ａと第２面１５ｂとは、異なる絶縁性基材１１の主面に形成してもよい。つまり、センサ電極１２と第１シールド部１３とが形成された絶縁性基材１１と、検知電極１４が形成された絶縁性基材１１とが異なる基材であってもよい。

図１Ａに示すセンサ装置１の折り曲げ部Ｆは、絶縁性基材１１の図中Ｙ軸方向に沿った領域を切り欠いて形成される。つまり、折り曲げ部ＦのＹ軸方向に沿う長さ（図中Ｈと垂直方向の長さ）が、領域ＡのＹ軸方向に沿う長さよりも短くなるように形成される。折り曲げ部ＦのＹ軸方向に沿う長さは、折り曲げ線に沿う長さである。折り曲げ部ＦのＹ軸方向に沿う長さを領域ＡのＹ軸方向の長さよりも短くすることにより、可撓性が下がるので折り曲げやすくなり、折り曲げ作業（センサ装置１の組み立て作業）を簡易にできる。また、折り曲げた後においては、折り曲げ部にかかる弾性力が下がるので、第１面１５ａと第２面１５ｂの平行性を保ちやすくなる。図１Ａに示す折り曲げ部Ｆの図中Ｘ軸方向に沿った長さＨは、組み立て時における領域Ｂと領域Ａの間の距離／領域Ｃと領域Ａの間の距離以上とすることが好ましい。

図１Ｂに示すように、センサ装置１の表面（操作面／入力面）には表示パネル１７を配置してもよい。表示パネル１７は、ポリカーボネート基材、アクリル基材、ガラス基材などの透明な材質で構成することが好ましい。また、特に限定されないが、センサ装置１の表示パネル１７の配置位置とは反対側の位置（図中下側）には、ベース基材１８を配置してもよい。ベース基材は、センサ装置１と接触してセンサ装置１を支持してもよいし、センサ装置１と離間していてもよい。ベース基材１８は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ガラスエポキシ又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのシート状の基材である。このベース基材１８の絶縁性基材１１側の面には発光体としてのＬＥＤ１６ａ，１６ｂ、１６ｃを配置してもよい。図１Ｂに示すように、指などの操作子ＦＩＮが表示パネル１７に触れることにより信号（操作指令）が出力される。操作子ＦＩＮは、指、タッチペンを含む。表示パネル１７、ベース基材１８は、接着剤や粘着テープを用いて接着できる。特に限定されないが、接着剤や粘着テープの材料としては、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコン樹脂系等を用いることができる。なお、接着剤を表示パネル１７やベース基材１８やセンサ装置１に塗布して用いる場合には、接着剤を熱硬化、紫外線硬化、熱溶融させて接着させることができる。

センサ電極１２を含むタッチセンサＴＳの一態様としてタッチスイッチを適用することができる。タッチスイッチに代えて、タッチパネルを採用してもよい。

図１Ｂに示すように、絶縁性基材１１の領域Ｂの主面１１ａが下側（表示パネル１７とは反対側の方向）に向くように配置され、屈曲された領域Ａ及び領域Ｃの主面１１ａが表示パネル１７側の方向）に向くように配置されている。領域Ｂの主面１１ａに形成されたセンサ電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは指などの操作子ＦＩＮとの間の静電容量の変化を検知する。センサ電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、一般的な静電容量センサの電極と同様の機能を備える。

以下、センサ装置１の構成部材について説明する。
絶縁性基材１１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）又はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのシート状の基材である。本実施形態では、透明性が高く、可撓性を備えたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いる。絶縁性基材１１の厚さはどのような厚さでもよいが、折り曲げ性を考慮すると１０[μm]～２００[μm]とすることができる。

図１Ａに示すように、本実施形態のセンサ電極１２、第１シールド部１３、及び検知電極１４は、絶縁性基材１１の同一の主面１１ａに形成される。本実施形態のセンサ電極１２、第１シールド部１３と検知電極１４とは、それぞれ、絶縁性基材１１の異なる主面に形成されてもよい。例えば、センサ電極１２と第１シールド部１３は絶縁性基材１１の一方主面に形成し、検知電極１４は絶縁性基材１１の他方主面に形成してもよい。センサ電極１２、第１シールド部１３、及び検知電極１４は、銀、銅、カーボンなどの導電性材料により形成される。これらセンサ電極１２と、第１シールド部１３と、検知電極１４は、出願時に知られているスクリーン印刷やグラビアオフセット印刷などの印刷法や、サブトラクティブ法、アディテブ法（フルアディティブ法又はセミアディティブ法のいずれでもよい）などの手法を用いて形成できる。本実施形態においては、センサ電極１２と、第１シールド部１３と、検知電極１４は、絶縁性基材１１の同一の主面１１ａに形成されるので、一回の製造工程により同時に形成できる。

センサ電極１２は、第１センサ電極１２ａと、第２センサ電極１２ｂと、第３センサ電極１２ｃを含む。第１センサ電極１２ａと、第２センサ電極１２ｂと、第３センサ電極１２ｃは、それぞれ、静電容量の変化を検知する。第１センサ電極１２ａに接続する信号配線１２１ａと、第２センサ電極１２ｂに接続する信号配線１２１ｂと、第３センサ電極１２ｃに接続する信号配線１２１ｃは、外部の演算装置に接続される。

本実施形態の第１シールド部１３は、同じく、絶縁性基材１１の一方の主面１１ａ上であって、センサ電極１２の周囲の少なくとも一部に形成される。センサ電極１２の周囲に設けられるシールド電極１３１の数は限定されない。センサ電極１２の周囲に設けられるシールド電極１３１は、離散的に設けてもよいし、センサ電極１２を取り囲むように設けてもよい。第１シールド部１３は、グランドや定電位に接続される。第１シールド部１３は、シールド電極１３１と、シールド電極１３１と接続されるシールド配線１３２とを含む。シールド配線１３２は、外部に引き出されグランドや定電位に接続される。図１Ａに示す例において、シールド電極１３１及びシールド配線１３２は、センサ電極１２を取り囲むように配置される。第１シールド部１３は、センサ電極１２と操作子ＦＩＮとの間の静電容量を正確に検知できるようにノイズを排除する。これにより、タッチパネルに接近した導電体との静電結合による誤検知を防止できる。

本例に示す第１シールド部１３は、センサ電極１２の周囲に設けられるが、第１シールド部１３の態様は限定されない。例えば、各第１～第３センサ電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃの間に延在させたシールド配線１３３，１３４（図２Ａを参照）を含んでもよい。この場合には、このシールド配線１３３，１３４に対向配置された検知電極１４を配置してもよく、この場合には、シールド配線１３３，１３４はシールド電極として機能する。また、図１Ａに示す例では、線状のシールド配線１３２を設けているが、線状でなくてもよい。シールド電極１３１以外の第１シールド部１３は、その態様・形状にかかわらずシールド配線として機能する。例えば、図示しないが、第１シールド部１３は、第１センサ電極１２ａと、第２センサ電極１２ｂと、第３センサ電極１２ｃのそれぞれの全周囲と、絶縁性基材１１の余白を埋めるように二次元的に配置してもよい。この場合において、シールド電極１３１を除く箇所(領域)のすべてがシールド配線となる。

第１シールド部１３は、銀、銅、カーボンなどの導電性材料により形成してもよい。シールド電極１３１は、図１Ａに示すように網目形状に形成することが好ましい。シールド配線１３２も網目形状に形成してもよい。シールド電極１３１を網目形状に形成することにより、センサ電極１２に対する操作子ＦＩＮの入力操作を精度高く検知できる。センサ電極１２は、第１シールド部１３も含めた周囲に存在する誘電体との間で発生する静電容量変化を検知することにより操作子ＦＩＮの接触を検知する。第１シールド部１３に含まれるシールド電極１３１を網目形状ではなく、塗りつぶした（ベタ）パターンとすると、センサ電極１２と第１シールド部１３との静電結合が大きくなりすぎて、操作子ＦＩＮの接近に伴う静電容量値の変化を高精度で検出しにくくなる。シールド電極１３１を網目形状で形成することにより、センサ電極１２とシールド電極１３１の静電結合を少なくし、操作子ＦＩＮの接近に伴う静電容量値の変化を高精度で検出することができる。シールド配線１３２も網目形状で形成することにより、さらに、センサ電極１２とシールド電極１３１の静電結合を少なくし、操作子ＦＩＮの接近に伴う静電容量値の変化を高精度で検出することができる。

第１シールド部１３は、上述の通り、シールド電極１３１を含む。本実施形態のシールド電極１３１は、単にシールド機能を果たすだけではなく、検知電極１４と対を形成して感圧センサ（後述する）を構成する機能を備える。第１シールド部１３において、シールド電極１３１を設けることにより、検知電極１４との間に別のセンサ（後述する感圧センサ）を形成できる。

本実施形態の検知電極１４は、センサ電極１２と同じく、絶縁性基材１１の主面１１ａ上に形成される。また、検知電極１４は第１シールド部１３よりも外側に形成される。外側の位置は、図中Ｘ方向であってもよいし、図中Ｙ方向であってもよい。検知電極１４は、第１シールド部１３の図中Ｘ方向に沿って中央（本例では第２センサ電極１２ｂの形成位置）から外側の外縁１３１Ｅから所定領域Ｒを介在させた位置に形成される。検知電極１４における出力信号は、検知電極１４に接続する配線１４１は外部の演算装置に接続する。本実施形態の検知電極１４は、センサ電極１２、第１シールド部１３が形成された絶縁性基材１１の一方主面とは異なる他の主面に形成してもよいし、センサ電極１２、第１シールド部１３が形成された絶縁性基材１１とは別の絶縁性基材１１に形成してもよい。本実施形態の検知電極１４は、銀、カーボン、銅などの導電性材料により塗りつぶされて形成される。いわゆるベタ電極として検知電極１４を形成する。対となるシールド電極１３１を網目形状とし、検知電極１４を塗りつぶした状態（非網目形状）とすることにより、検知精度を向上させることができる。先述したように、センサ電極１２は、第１シールド部１３も含めた周囲に存在する誘電体との間で発生する静電容量変化を検知することにより、操作子ＦＩＮの接触を検知するので、静電結合を小さくするために、網目形状に形成することも一案である。しかし、感圧センサとしての精度向上の観点から検討すると、シールド電極１３１と検知電極１４との間の静電容量を大きな値として得ることにもメリットがある。検知電極１４を導電性材料で塗りつぶす（いわゆるベタパターン）態様とすることで、静電容量を増加させて、感圧センサの検知感度を上げることができる。

続いて、本実施形態のセンサ装置１の機能を説明する。本実施形態のセンサ装置１は、センサ電極１２により形成されるタッチセンサＴＳと、検知電極１４とシールド電極１３１により形成される感圧センサとを有する。

タッチセンサＴＳは、センサ電極１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）により形成される。タッチセンサＴＳはセンサ電極１２と入力操作を行う指などの操作子ＦＩＮとの間の静電容量変化を検知する。タッチセンサＴＳは、センサ電極１２ａ，１２ｂ，１２が検知した結果として静電容量の変化値（Ｄｉｆｆ値）を出力する。シールド電極１３１及びシールド配線１３２を含む第１シールド部１３は、ノイズを排除してセンサ電極１２の検知精度を向上させる。

感圧センサは、検知電極１４とシールド電極１３１とにより形成される。感圧センサは、検知電極１４とシールド電極１３１との間の静電容量変化を検知する。感圧センサは、検知電極１４が検知した結果として静電容量の変化値（Ｄｉｆｆ値）を出力する。感圧センサが出力する静電容量の変化値は、入力操作をする操作子ＦＩＮの押圧力に応じて、検知電極１４とシールド電極１３１が相対的に接近することに伴って変化した静電容量の値である。感圧センサが検知した静電容量の変化値が所定値以上であれば、その入力操作が所定値以上の押圧力を伴うと判断できる。なお、感圧センサは、静電容量の変化値を直接出力してもよい。

本実施形態のセンサ装置１は、操作子ＦＩＮにより操作されるセンサ電極１２と第１シールド部１３とにより構成されるタッチセンサＴＳだけではなく、第１シールド部１３のシールド電極１３１を感圧センサの一部としても兼用し、シールド電極１３１と検知電極１４とにより構成される感圧センサを備える。これにより、ユーザ（操作者）がセンサ装置１の操作面に接触したか否か及び接触した操作面の平面位置の信号をタッチセンサＴＳから得るだけではなく、感圧センサから出力された信号によりユーザが意思を持って入力した信号であることが判断できる。例えば、感圧センサの出力値が所定値以上である場合には、タッチセンサＴＳの出力値がユーザの意思に基づく操作であると判断し、感圧センサの出力値が所定値未満である場合には、タッチセンサＴＳの出力値がユーザの意思に基づく操作ではなく、意図しない接触であると判断することができる。
このように、本実施形態のセンサ装置１は、出力された全信号の中から、ユーザの意思に基づく操作により入力された信号を判断（抽出）できる。つまり、意図せずにタッチパネルに接触してしまったことによる信号を入力信号ではないと判断（排除）できる。この結果、本実施形態のセンサ装置１は、ユーザによって意図されていない入力による誤検知を防止できる。

本実施形態では、図１Ｂに示すように、第１シールド部１３のシールド電極１３１と検知電極１４とはＸＹ面に沿って平行に配置され、ＸＹ平面における少なくとも一部の領域の位置が共通／重複する。シールド電極１３１のＺ座標値（図中高さ／厚さ方向の位置）と検知電極１４のＺ座標値（図中高さ／厚さ方向の位置）とは異なる。第１シールド部１３のシールド電極１３１と検知電極１４とは対向するように配置されている。本実施形態において、第１シールド部１３は、シールド機能を果たすとともに、第１シールド部１３の一部であるシールド電極１３１は検知電極１４と対をなして感圧センサ（圧力センサ）の電極としての機能を果たす。また、シールド電極１３１を含む第１シールド部１３が設けられる第１面１５ａを、検知電極１４が設けられる第２面１５ｂよりもセンサ装置１の操作面である表示パネル１７側に配置することにより、操作子ＦＩＮと検知電極１４との静電結合を防止することができるので、操作子ＦＩＮの接近による誤検知を防止する遮断体として機能する。本実施形態では、遮断体を別部材として追加するのではなく、感圧センサ（圧力センサ）の一方の電極として機能するシールド電極１３１が遮断体としての機能をも担う。このため、感圧センサ（圧力センサ）と独立した遮断体を設ける必要が無い。シールド電極１３１が感圧センサ（圧力センサ）の一方の電極としての機能と遮断体としての機能の両方を果たすので、部品点数を削減できる。

同図に示すように、シールド電極１３１と検知電極１４との間には弾性体１５が配置されている。感圧センサにおいて、シールド電極１３１と弾性体１５を介して対向配置される検知電極１４は、Ｚ軸方向の押圧による弾性体１５の変形に応じた静電容量の変化を検知する。弾性体１５の第１面１５ａ側の面は、シールド電極１３１と接し、弾性体１５の反対側の第２面１５ｂ側の面は検知電極１４に接する。弾性体１５は弾性を備える材料である。特に限定されないが、弾性体１５としては、ウレタン、シリコーンなどのクッションフォームを利用できる。本実施形態では温度特性が良好な発泡シリコーンを用いてもよい。なお、本例では、センサ電極１２の部分の透光性を確保する観点から、センサ電極１２が形成される領域には弾性体１５を配置しない。

また、シールド電極１３１は、検知電極１４を覆うように形成する。シールド電極１３１のＸＹ座標における領域（図１Ａ，１Ｂ参照）に、検知電極１４のＸＹ座標における領域（図１Ａ，１Ｂ参照）が属する。同図に示すように、シールド電極１３１は、検知電極１４に接しない。また、第１シールド部１３に含まれるシールド電極１３１の幅ｄ１３１（Ｘ方向の幅）は、検知電極１４の幅ｄ１４（Ｘ方向の幅）よりも太い（幅の長さの値が大きい）ことが好ましい。図中Ｙ方向においても同様に、シールド電極１３１の長さｙ１３１（Ｙ方向の長さ）は、検知電極１４の長さｙ１４（Ｙ方向の長さ）よりも長い（幅の長さの値が大きい）ことが好ましい。本例ではシールド電極１３１が存在するＸＹ領域に、検知電極１４が存在するＸＹ領域が含まれ、シールド電極１３１が検知電極１４を覆うように、シールド電極１３１のＸ方向の幅が検知電極１４のＸ方向の幅よりも大きく、シールド電極１３１のＹ方向の幅が検知電極１４のＹ方向の幅よりも大きくなるように、シールド電極１３１と検知電極１４の形状、大きさ、位置(組み立て時の位置)を形成する。シールド電極１３１は、図中ＸＹ平面において検知電極１４を覆うことで、平面視において、検知電極がシールド電極１３１から露出する部分がなくなり、操作子ＦＩＮと検知電極１４との静電結合をより確実に防止することができる。さらに、シールド電極１３１は、検知電極１４を覆いつつ、シールド電極１３１を、検知電極１４よりも大きくすることで、操作子ＦＩＮが検知電極とは重ならない位置に接近した場合においても、斜め方向における操作子ＦＩＮと検知電極１４との静電結合も防止することが可能となる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態のセンサ装置１は、絶縁性基材１１の態様が第１実施形態のそれとは異なる。なお、第２実施形態のセンサ装置１の基本的構成は、基本的に第１実施形態のセンサ装置１の基本的構成と共通するため、第１実施形態の説明をここに援用する。

図２Ａ及び図２Ｂに基づいて第２実施形態のセンサ装置１について説明する。
図２Ａは、第２実施形態のセンサ装置１の平面展開図であり、図２Ｂは、図２Ａに示す展開状態のものを組み立てたセンサ装置１のIIＢ－IIＢ線に沿う断面図である。

図２Ａに示すように、センサ装置１は、絶縁性基材１１と、センサ電極１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）と、第１シールド部１３（１３１，１３２，１３３，１３４）と、検知電極１４と、第２シールド部２０を有する。本例の第１シールド部１３は、センサ電極１２の周囲に設けられるとともに、各センサ電極１２ａ、１２ｂ、１２ｃの間に延在させたシールド配線１３３，１３４（図２Ａを参照）を含む。図示しないが、このシールド配線１３３，１３４に対向して検知電極１４を配置してもよく、この場合、シールド配線１３３，１３４はシールド電極１３１，１３２になる。
本実施形態の第２シールド部２０は、検知電極１４と同一の第２面１５ｂであって検知電極１４の周囲の少なくとも一部に設けられる。図２Ａ、図２Ｂに示す例においては、第２シールド部２０は、検知電極１４の周囲を取り囲むように配置される。また、第２シールド部２０は、外部に引き出されグランドや定電位に接続される。図２Ａに示す例においては、第２シールド部２０は、第１シールド部１３のシールド電極１３１と接続される。なお、第２シールド部２０は、外部に引き出されグランドや定電位に接続されればよく、シールド電極１３１と接続されなくてもよい。
図２Ｂに示すように、組み立てられたセンサ装置１においては、センサ電極１２と第１シールド部１３とは、センサ装置１に対して入力操作等が行われる操作面側の第１面１５ａに配置され、検知電極１４と第２シールド部２０は、第１面１５ａに対して、操作面側とは反対側に位置する第２面１５ｂに設けられる（形成される）。
本実施形態の絶縁性基材１１は、図中Ｘ方向（図中横方向）に沿って領域Ａ，領域Ｂ及び領域Ｄを有する。領域ＤのＸ方向に沿う長さは、領域ＢのＸ方向に沿う長さよりも短い。領域ＤのＸ方向に沿う長さｄＤは、領域ＢのＸ方向に沿う長さｄＢから領域ＡのＸ方向に沿う長さｄＡを差し引いた長さに基づいて設定する。折り返される領域Ａの端部ＡＥと領域Ｄの端部ＤＥとの間を距離ｄＡＤとすることができる。この場合には、ｄＤ＋ｄＡＤ＋ｄＡ＝ｄＢとなるように領域Ｄの長さｄＤを設定する。
図２Ａに示すセンサ装置１においては、センサ電極１２及び第１シールド部１３は領域Ｂに形成され、検知電極１４及び第２シールド部２０は領域Ａ及び領域Ｄのそれぞれに一つずつ形成される。図２Ａの平面展開図に示されるように、センサ電極１２、第１シールド部１３、検知電極１４及び第２シールド部２０は、絶縁性基材１１の同一の主面１１ａに形成される。

同図に示すセンサ装置１は、領域Ａと領域Ｂとの間、つまり領域Ａと領域Ｂとが連なる接続部分に所定領域Ｒを有する。同様に、センサ装置１は、領域Ｂと領域Ｄとの間、つまり領域Ｂと領域Ｄとが連なる接続部分に所定領域Ｒを有する。この二つの所定領域Ｒは、それぞれ折り曲げ部Ｆを含む。本例の折り曲げ部Ｆは、一部領域を切り欠いて形成され、Ｘ軸に沿って異なる位置に二本の２本の折れ曲げ線Ｌ１，Ｌ２を含む。折れ曲げ線Ｌ１，Ｌ２近傍で折り曲げられた領域Ａは領域Ｂと略面平行の位置となり、領域Ａに形成された検知電極１４とシールド電極１３１とが向かい合う。折れ曲げ線Ｌ１，Ｌ２近傍で折り曲げられた領域Ｄは領域Ｂと略面平行の位置となり、領域Ｄに形成された検知電極１４とシールド電極１３１とが向かい合う。この状態でセンサ装置１を組み立てる。組み立てられたセンサ装置１の断面を図２Ｂに示す。

本例においても、センサ装置１の表面（操作面／入力面）には表示パネル１７を配置する。絶縁性基材１１の領域Ｄの主面１１ａには発光体としてのＬＥＤ１６ａ，１６ｂ、１６ｃを配置してもよい。図２Ｂに示すように、指などの操作子ＦＩＮが表示パネル１７に触れることにより信号（操作指令）を入力する。

センサ電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは指などの操作子ＦＩＮとの間の静電容量の変化を検知する。センサ電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、一般的な静電容量センサの電極と同様の機能を備える。

本実施形態のセンサ装置１の構成部材及びその機能は、第１実施形態と共通する。センサ電極１２ａ，１２ｂ，１２ｃは指などの操作子ＦＩＮとの間の静電容量変化を検知するタッチセンサＴＳを構成し、検知結果として静電容量の変化値（Ｄｉｆｆ値）を出力する。検知電極１４とシールド電極１３１は、検知電極１４とシールド電極１３１との間の静電容量変化を検知する感圧センサを構成し、検知結果として静電容量の変化値（Ｄｉｆｆ値）を出力する。重複した説明は割愛し、第１実施形態の記述を援用する。

図２Ａ及び図２Ｂに示す第２実施形態のセンサ装置１は、操作子ＦＩＮとセンサ電極１２とにより構成されるタッチセンサＴＳだけではなく、シールド電極１３１と検知電極１４とにより構成される感圧センサを備えることにより、誤検知が抑制されたセンサ装置１を提供できる。
図２Ａ及び図２Ｂに示す第２実施形態のセンサ装置１は、第２シールド部２０が、検知電極１４と同一の第２面１５ｂであって検知電極１４の周囲の少なくとも一部に設けられていることにより、ノイズを排除して検知電極１４とシールド電極１３１との間の静電容量を正確に検知できるようにすることができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…センサ装置
１１…絶縁性基材
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…センサ電極
１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ…信号配線
１３…第１シールド部
１３１，１３３，１３４…シールド電極
１３２…シールド配線
１４…検知電極
１４１…配線
１５…弾性体
１５ａ…第１面
１５ｂ…第２面
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…ＬＥＤ
１７…表示パネル
１８…ベース基材
２０…第２シールド部
Ｒ…所定領域
Ｆ…折り曲げ部
Ｌ１，Ｌ２…折り曲げ線
ＦＩＮ…操作子

Claims (5)

1. 絶縁性基材と、
   前記絶縁性基材の一方の主面に形成されたセンサ電極と、
   前記センサ電極の周囲の少なくとも一部に形成された第１シールド部とが、操作面側に配置される第１面に設けられたタッチセンサと、
   前記第１シールド部に含まれるシールド電極と対向配置され、前記第１面とは異なる第２面に設けられた検知電極と、備え、
   前記第１面の方が前記第２面よりも前記操作面側に位置し、
   前記シールド電極と前記検知電極とは、前記シールド電極と前記検知電極とが接近することによる静電容量値の変化を検出する感圧センサを構成するセンサ装置において、
   前記検知電極は、前記絶縁性基材のうち、前記センサ電極及び前記第１シールド部よりも外側であって所定領域を介在させた位置に形成され、前記所定領域が屈曲されることにより、前記検知電極は前記シールド電極と前記対向配置されること特徴とするセンサ装置。
2. 前記シールド電極と前記検知電極との間に配置された弾性体を、さらに備える請求項１に記載のセンサ装置。
3. 平面視において、前記シールド電極は、前記検知電極を覆っている請求項１又は２に記載のセンサ装置。
4. 前記検知電極は、導電性材料により塗りつぶされていることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載のセンサ装置。
5. 前記検知電極の周囲の少なくとも一部に形成された第２シールド部を、さらに備えることを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載のセンサ装置。

Images