JP7068890B2

JP7068890B2 - 静電方式の入力装置

Info

Publication number: JP7068890B2
Application number: JP2018067831A
Authority: JP
Inventors: 卓也宮崎
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: JP2019179369A

Description

本発明は、静電方式の入力装置に関する。

携帯電話機、カーナビゲーションシステムなどの電子機器の入力装置の一つとして、タッチパネルが使用されている。タッチパネルは、例えば、指先やペン先の接触位置を検出する入力装置として、液晶モニタ等の表示装置の表面に貼り付けられている。タッチパネルには、静電容量方式、光方式、抵抗膜方式等のさまざまな検出方式が存在する。静電容量方式は、耐久性、感度、位置分解能等の点から、多く採用されている。

図１は、静電容量方式のタッチパネルの層構造の例を示す図である。図１のタッチパネル８０は、静電ＩＣ８１、スイッチセンサ８２、接地（ＧＮＤ）配線８３、オーバーレイ８４を含む。静電ＩＣ８１は、スイッチセンサ８２に駆動パルス電位を供給し、スイッチセンサと接地配線８３との間の静電容量の変化を検出する。スイッチセンサ８２は、接触位置を検出する近傍に設置され、オーバーレイ８４に接触される指等との間で容量結合する。接地配線８３は、スイッチセンサ８２の周囲に配置され、スイッチセンサ８２との間で容量結合する。接地配線８３は、接地される配線である。オーバーレイ８４は、スイッチセンサ８２等をカバーする絶縁体（誘電体）である。オーバーレイ８４に指等が接触した際に、スイッチセンサ８２は指等との間等で容量結合する。静電ＩＣ８１は、指等が接触されていないときは、スイッチセンサ８２と接地配線８３との間の静電容量を検出し、指等が接触されているときは、スイッチセンサ８２と接地配線８３及び指等との間の静電容量を検出する。静電ＩＣ８１は、静電容量の変化により、指等の接触を検出することができる。

特開２０１７－６８５５６号公報特表２０１２－５３０９９２号公報

図２は、図１のようなタッチパネルにおいて、水が表面に付着した例を示す図である。図２のように、オーバーレイ８４の表面に導体である水（接地されない導電体）が付着すると、接地配線８３と水との間、水とスイッチセンサ８２との間で容量結合しうる。すると、静電ＩＣ８１で検出される静電容量が、指等が接触していないのにも関わらず、変化する。即ち、指等が接触していないのに接触していると判断する誤検出が発生し得る。

水等の付着による誤検出の解決策として、接地配線８３をシールド配線に置き換える方法がある。当該シールド配線には、静電ＩＣ８１からスイッチセンサ８２に供給される駆動パルス電位と同じ駆動パルス電位（同位相、同振幅）が供給される。これにより、シールド配線とスイッチセンサ８２とが等電位になるため、水が付着しても、誤検出されない。しかしながら、接地配線の代わりにシールド配線にすると、シールド配線からの輻射ノイズや、接地（ＧＮＤ）の配線を除去したことによる外来ノイズ（電磁波等）の侵入により誤検出、誤作動等を引き起こすことになる。

本発明は、水等による誤検出を抑制し、ノイズに対する耐性を高めた静電方式の入力装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を採用する。
即ち、第１の態様は、
静電容量の変化を検知するスイッチセンサと、
接地に接続される接地配線と、
シールド配線と、
前記スイッチセンサと前記シールド配線とに、同位相の駆動パルス電位を供給する制御部と、
を備える静電方式の入力装置とする。

本発明によれば、水等による誤検出を抑制し、ノイズに対する耐性を高めた静電方式の入力装置を提供することができる。

図１は、静電容量方式のタッチパネルの層構造の例を示す図である。図２は、図１のようなタッチパネルにおいて、水が表面に付着した例を示す図である。図３は、実施形態のタッチパネルの層構造の例を示す図である。図４は、変形例のタッチパネルの層構造の例１を示す図である。図５は、変形例のタッチパネルの層構造の例２を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

〈実施形態〉
（構成例）
図３は、本実施形態のタッチパネルの層構造の例を示す図である。タッチパネル１００は、静電ＩＣ１０１、スイッチセンサ１０２、接地（ＧＮＤ）配線１０３、基材１０４、シールド配線１０５、オーバーレイ１０６を含む。タッチパネル１００は、スイッチセンサ１０２及び接地配線１０３の層、基材１０４の層、シールド配線１０５の層、オーバーレイ１０６の層の順に積層される。オーバーレイ１０６のシールド配線１０５側の反対側の面に、入力操作をする指等が接触される。タッチパネル１００は、静電方式の入力装置の一例である。スイッチセンサ１０２及び接地配線１０３は、基材１０４と図示しない他の基材に挟まれてもよい。当該他の基材の代わりに液晶モニタ等の表示装置が配置されてもよい。各層は、互いに平行である。平行には、ほぼ平行も含まれる。

静電ＩＣ１０１は、スイッチセンサ１０２及びシールド配線１０５に駆動パルス電位を供給する。静電ＩＣ１０１は、スイッチセンサ１０２と接地配線１０３やオーバーレイ１０６に接触した指等との間の静電容量を検出する。静電ＩＣ１０１は、静電容量の変化を検出することにより、スイッチセンサ１０２近傍の指等の接触を検出することができる。静電ＩＣ１０１は、タッチパネル１００を制御する制御部の一例である。

スイッチセンサ１０２は、指等の接触を検出する位置の近傍に配置され、オーバーレイ１０６に接触される指等との間で容量結合する。スイッチセンサ１０２には、静電ＩＣ１０１により駆動パルス電位が供給される。スイッチセンサ１０２は、基材１０４の第１面側に配置される。スイッチセンサ１０２は、導線による配線である。複数のスイッチセンサ１０２が配置されてもよい。なお、基材１０４の、オーバーレイ１０６がある側の面を
第２面とし、基材１０４の第２面に対向する側の面を第１面とする。

接地配線１０３は、スイッチセンサ１０２の周囲に配置され、スイッチセンサ１０２との間で容量結合する。接地配線１０３は、接地される配線である。接地配線１０３は、基材１０４の第１面側に配置される。接地配線１０３は、シールド配線１０５からの輻射ノイズ、電磁波等の外来ノイズ等を低減する。接地配線１０３は、シールド配線１０５の近傍に配置されることがのぞましい。

スイッチセンサ１０２及び接地配線１０３は、例えば、絶縁体によるシート状の部材上に配線される。

基材１０４は、ガラス、プラスチック、樹脂、配線基板等の板状の絶縁体（誘電体）の部材である。基材１０４の第１面側には、スイッチセンサ１０２、接地配線１０３が配置される。基材１０４の第１面に対向する第２面側には、シールド配線１０５が配置される。接地配線１０３とシールド配線１０５とは、基材１０４によって絶縁される。

シールド配線１０５は、スイッチセンサ１０２の周囲に配置される。シールド配線１０５には、静電ＩＣ１０１より、スイッチセンサ１０２に供給される駆動パルス電位と同位相、同振幅の駆動パルス電位が供給される。これにより、スイッチセンサ１０２の電位とシールド配線１０５の電位とは等しくなる。シールド配線１０５は、基材１０４の第２面に配置される。シールド配線１０５は、導線による配線である。シールド配線１０５は、接地配線１０３とオーバーレイ１０６との間に配置されるようにする。シールド配線１０５と接地配線１０３とは、基材１０４を挟んでできるだけ近傍に配置されることが望ましい。接地配線１０３がシールド配線１０５の近傍に配置されることで、接地配線１０３がシールド配線１０５からの輻射ノイズを低減しやすくなる。シールド配線１０５は、例えば、樹脂等の絶縁体によるシート状の部材上に配線される。

オーバーレイ１０６は、ガラス、プラスチック、樹脂等の板状の絶縁体（誘電体）の部材である。基材１０４とオーバーレイ１０６との間に、シールド配線１０５が挟まれている。オーバーレイ１０６のシールド配線１０５側の面の反対側の面には、入力操作をする指等が接触される。オーバーレイ１０６は、タッチパネル１００の表面を形成し、タッチパネル１００の配線等を保護する。オーバーレイ１０６と基材１０４とは、接触してもよい。

（動作例）
タッチパネル１００における接触位置の検出の際、静電ＩＣ１０１は、スイッチセンサ１０２及びシールド配線１０５に、所定の駆動パルス電位を供給する。駆動パルス電位は、例えば、方形波である。スイッチセンサ１０２は、接地配線１０３との間で容量結合する。さらに、図３のように、スイッチセンサ１０２の周囲（近傍）において、利用者の指等がオーバーレイ１０６に接触すると、スイッチセンサ１０２と指との間で容量結合される。静電ＩＣ１０１は、スイッチセンサ１０２と接地配線１０３等との間の静電容量の変化により、利用者の指等の接触を検出する。

図３のように、オーバーレイ１０６の表面に水が接触した場合、シールド配線１０５と水との間及び水とスイッチセンサ１０２との間で容量結合する。しかし、水は接地されておらず、シールド配線１０５及びスイッチセンサ１０２は等電位であるため、スイッチセンサ１０２と他の部材等との間の静電容量は、水の影響によって変化しない。即ち、シールド配線１０５によって、水の付着を指等の接触とする誤検知が防止され得る。

スイッチセンサ１０２の周囲に配置される接地配線１０３は、シールド配線１０５やス
イッチセンサ１０２からの輻射ノイズを抑制する。また、接地配線１０３は、電磁波等の外来ノイズのスイッチセンサ１０２への侵入を抑制する。接地配線１０３によって、輻射ノイズや外来ノイズを指等の接触等する誤検出が防止され得る。また、接地配線１０３とオーバーレイ１０６との間には、シールド配線１０５が存在するため、オーバーレイ１０６に水が付着しても、接地配線１０３、水、スイッチセンサ１０２の間で、容量結合されにくい。

（変形例）
上記の例では、スイッチセンサ１０２が基材１０４の第１面側に配置されるとしたが、スイッチセンサ１０２は、基材１０４の第２面側に配置されてもよい。また、スイッチセンサ１０２は、基材１０４の第１面側、第２面側の両方に配置されてもよい。さらに、接地配線１０３の存在する層と、オーバーレイ１０６の層との間に、複数の基材１０４の層を設けて、複数の基材１０４のいずれかの面側に、スイッチセンサ１０２やシールド配線１０５が配置されてもよい。また、複数のスイッチセンサ１０２が基材１０４のいずれかの面側に配置されてもよい。複数のスイッチセンサ１０２が配置されることで、複数の位置の指等の接触を検出することができる。

図４は、変形例のタッチパネルの層構造の例１を示す図である。図４のタッチパネル１００では、接地配線１０３、基材１０４、シールド配線１０５、オーバーレイ１０６の位置関係を示す。図４のタッチパネル１００では、静電ＩＣ、シールド配線、スイッチセンサ等の記載が、省略されている。図４のタッチパネル１００では、オーバーレイ１０６と、複数の基材１０４とが平行に配置されている。オーバーレイ１０６とオーバーレイ１０６に最も近い基材１０４との間に、シールド配線１０５が配置されている。また、基材１０４と基材１０４との間に、接地配線１０３が配置されている。スイッチセンサ１０２は、複数の基材１０４のいずれの面側にも配置され得る。

図５は、変形例のタッチパネルの層構造の例２を示す図である。図５のタッチパネル１００では、接地配線１０３、基材１０４、シールド配線１０５、オーバーレイ１０６の位置関係を示す。図５のタッチパネル１００では、静電ＩＣ、シールド配線、スイッチセンサ等の記載が、省略されている。図５のタッチパネル１００では、オーバーレイ１０６と、複数の基材１０４とが平行に配置されている。オーバーレイ１０６とオーバーレイ１０６に最も近い基材１０４との間に、シールド配線１０５が配置されている。また、オーバーレイ１０６から最も遠い基材１０４のオーバーレイ１０６の側の面に対向する面側に、接地配線１０３が配置されている。スイッチセンサ１０２は、複数の基材１０４のいずれの面側にも配置され得る。

いずれの層構造であっても、シールド配線１０５は、接地配線１０３よりもオーバーレイ１０６に近い位置に配置される。接地配線１０３よりもオーバーレイ１０６に近い位置であれば、シールド配線１０５は、基材１０４とオーバーレイ１０６との間に配置されなくてもよい。

（実施形態の作用、効果）
本実施形態のタッチパネル１００は、静電ＩＣ１０１と、スイッチセンサ１０２と、接地配線１０３と、基材１０４と、シールド配線１０５と、オーバーレイ１０６を含む。静電ＩＣ１０１は、スイッチセンサ１０２とシールド配線１０５とに、同位相の駆動パルス電位を供給する。これにより、スイッチセンサ１０２とシールド配線１０５とが等電位になり、オーバーレイ１０６に水等の接地されない導電体が付着しても、シールド配線１０５とスイッチセンサ１０２との間で容量結合せず、水の付着を指等の接触と誤検出することを抑制する。また、オーバーレイ１０６側から見て、接地配線１０３の手前にシールド配線１０５が存在することで、接地配線１０３、水、スイッチセンサ１０２の間で静電結
合することが抑制される。さらに、接地された接地配線１０３がスイッチセンサ１０２の近傍に配置されることで、シールド配線１０５からの輻射ノイズや外部からの電磁波などによる外部ノイズの影響を低減することができる。タッチパネル１００は、水等の付着による誤検出を抑制しつつ、輻射ノイズや外部ノイズの影響を低減することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、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。また、各構成例等は、可能な限りにおいて、組み合わされて実施され得る。

１００：タッチパネル
１０１：静電ＩＣ
１０２：スイッチセンサ
１０３：接地配線
１０４：基材
１０５：シールド配線
１０６：オーバーレイ

Claims

第１面及び前記第１面に対向する第２面を有する、板状の基材と、
前記基材の前記第１面及び前記第２面のうち少なくとも１つの面に配置され、静電容量の変化を検知するスイッチセンサと、
前記基材の前記第１面に、前記基材の平面視において、前記スイッチセンサを囲むように配置され、接地に接続される接地配線と、
前記基材の前記第２面に配置される、シールド配線と、
前記スイッチセンサと前記シールド配線とに、同位相の駆動パルス電位を供給する制御部と、
を備える静電方式の入力装置。