JP7318232B2 - 静電容量結合方式タッチスイッチ - Google Patents

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特許法第３０条第２項適用 公開日：平成３０年９月２８日 公開場所：ｈｔｔｐｓ：／／ｔｗｉｔｔｅｒ．ｃｏｍ／ＷＡＣＣＡ＿ｏｆｆｉｃｉａｌ？ｒｅｆ＿ｓｒｃ＝ｔｗｓｒｃ％５Ｅｔｆｗ％７Ｃｔｗｃａｍｐ％５Ｅｅｍｂｅｄｄｅｄｔｉｍｅｌｉｎｅ％７Ｃｔｗｔｅｒｍ％５Ｅｐｒｏｆｉｌｅ％３ＡＷＡＣＣＡ＿ｏｆｆｉｃｉａｌ＆ｒｅｆ＿ｕｒｌ＝ｈｔｔｐｓ％３Ａ％２Ｆ％２Ｆｗａｃｃａ．ｍａｒｖ．ｊｐ％２Ｆ 公開日：平成３０年１０月４日 公開場所：ｈｔｔｐｓ：／／ｗａｃｃａ．ｍａｒｖ．ｊｐ／ 公開日：平成３０年１０月１９日他（別紙参照） 公開場所：ロケテスト、セガ秋葉原３号館（東京都千代田区外神田１－１１－１１外神田１丁目ビルディング）他（別紙参照） 公開日：平成３０年１１月３０日 公開場所：Ａｍｕｓｅｍｅｎｔ Ｊｏｕｒｎａｌ、第１８巻、第１２号、通巻２１２号、２０１８年１２月号、第１６頁、第２５頁、第５７頁、及び、第１２５頁 株式会社アミューズメント・ジャーナル 公開日：平成３０年１０月１６日～平成３０年１０月１９日 公開場所：ＣＥＡＴＥＣ ＪＡＰＡＮ ２０１８ 幕張メッセ（千葉県千葉市美浜区中瀬２－１） 公開日：平成３０年１０月４日 公開場所：株式会社マーベラス 新アミューズメントマシン 発表会 渋谷ＤＡＩＡ（東京都渋谷区道玄坂２－２３－１２ フォンティスビルＢ１） 公開日：平成３０年１０月４日 公開場所：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ａｗ２ｉＩｙＥｆＹｊＥ（新アミューズメントマシン 発表会 の同時放送） 公開日：平成３０年１０月３０日 公開場所：Ａｍｕｓｅｍｅｎｔ Ｊｏｕｒｎａｌ、第１８巻、第１１号、通巻２１１号、２０１８年１１月号、第１５頁、第５８～５９頁、及び、第１２１頁 株式会社アミューズメント・ジャーナル 公開日：平成３１年１月２３日～平成３１年１月２５日 公開場所：組込みシステム開発技術展 インテックス大阪（大阪府大阪市住之江区南港北１－５－１０２） 公開日：平成３０年１０月４日 公開場所：ｈｔｔｐｓ：／／ｙｏｕｔｕ．ｂｅ／Ｏｓ－ｗＰＴＬｘＡｇＹ 公開日：平成３１年１月２５日～平成３１年１月２７日 公開場所：ジャパン アミューズメント エキスポ２０１９ 幕張メッセ（千葉県千葉市美浜区中瀬２－１）

本開示は、静電容量結合方式タッチスイッチに関する。

静電容量結合方式を採用した入力装置として、静電容量結合方式タッチスイッチが知られている。静電容量結合方式タッチスイッチは、指等の導体が触れたときの電極における静電容量変化に基づいてタッチ操作を検出するタッチスイッチであり、特に、電極の背後にある発光体、表示器が視認できるようにする場合には、透明電極が用いられる。例えば特許文献１には、導体との間における静電容量の変化を検出するための透明電極を基材上に設けて構成されたタッチスイッチの一例が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００５－８４９８２号公報

従来の静電容量結合方式タッチスイッチでは、上記のように人体の指による接触を検出するために、採用される透明電極サイズは指（特に第一関節）に対応したものになっている。その一方で、静電容量結合方式タッチスイッチの用途は、アミューズメント分野をはじめとする様々な分野に広がりを見せており、その過程で、検出対象である指に比べて大きな検出範囲を有するタッチスイッチ（例えば、従来のタッチスイッチに比べて大幅に広い検出範囲を有し、当該検出範囲において指等の導体の接触を検出可能なタッチスイッチ）の需要が生じている。

大きな検知範囲を有する静電容量結合方式タッチスイッチを実現するためには、透明電極の面積サイズを大きくすることが考えられる。しかしながら、透明電極の面積サイズが大きくなると、透明電極の電気抵抗値が大きくなるため、タッチ認識用の信号値が小さくなり、検知感度が低下してしまう。また、このような検知感度の低下を回避するために、透明電極の膜厚を厚くしたり、導電性材料として導電性に優れた金属材料を用いたりすることで電極の導電性能を増加させることが考えられるが、これらの対策では電極の透明性が損なわれてしまう。

本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、十分な透明性を確保しながら、広い検知範囲と良好な感度が得られる静電容量結合方式タッチスイッチを提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る静電容量結合方式タッチスイッチは上記課題を解決するために、
導電性材料で形成した導電膜の端部の全周に、前記導電膜に用いたものより高い導電性の高導電性材料を、電気的に接触するように配置したタッチ認識用電極を有する。

上記（１）の構成によれば、導電性材料で形成した導電膜の端部の全周に、前記導電膜に用いたものより高い導電性の高導電性材料を、電気的に接触するように配置したことで、タッチ認識用電極全体の導電性を均一に高くすることができるため、高導電性材料のみで電極を構成せずに信号値の大きな静電容量結合方式タッチスイッチを得ることができる。

（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、
前記導電膜を、透明性のある導電性材料で形成した。

上記（２）の構成によれば、比較的高抵抗な透明性導電材料で形成した導電膜の端部の全周に、前記導電膜に用いるものより高い導電性の高導電性材料を、電気的に接触するよう設置したことで、透明性導電材料の光の透過性をなるべく阻害することなく、タッチ認識用電極全体の導電性を均一に高くすることができるため、信号値の大きな静電容量結合方式タッチスイッチとすることができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、十分な透明性を確保しながら、広い検知範囲と良好な感度が得られる静電容量結合方式タッチスイッチを提供できる。

本発明の一実施形態に係る静電容量結合方式タッチスイッチを利用したタッチスイッチシステムのブロック図である。 図１のタッチスイッチの上面図である。 図２のタッチスイッチにおける送信電極及び受信電極を個別に示す上面図である。 図２のタッチスイッチの分解斜視図である。 図２のＢ－Ｂ線断面図の一例である。 図２のＢ－Ｂ線断面図の他の例である。 図２の変形例である。 第１変形例に係るタッチスイッチの平面図である。 第２変形例に係るタッチスイッチの平面図である。 第３変形例に係るタッチスイッチの平面図である。 第４変形例に係るタッチスイッチの平面図である。

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、本発明の一実施形態に係る静電容量結合方式タッチスイッチ（以下、適宜「タッチスイッチ１０」と称する）を利用したタッチスイッチシステム１００のブロック図である。タッチスイッチシステム１００は、タッチスイッチ１０と、タッチスイッチ１０へのタッチ操作を検出するためのタッチスイッチコントローラ５０とを備える。タッチスイッチコントローラ５０は、タッチスイッチ１０へのタッチ操作を検出したときに、当該タッチ操作による入力指示を外部機器７０に伝達する。これにより、外部機器７０が、タッチスイッチ１０へのタッチ操作に基づいて制御される。
尚、外部機器７０は、例えばアミューズメント機器、家電、医療機器、セキュリティ関連機器、現金自動預け払い機、券売機等である。

図２は図１のタッチスイッチ１０の上面図であり、図３は図２のタッチスイッチ１０における送信電極１１及び受信電極１２を個別に示す上面図である。タッチスイッチ１０は、その外接円の直径Ｒが１５ｍｍより大きなサイズに形成される。従来のタッチスイッチにおける電極パターンは、その外接円の直径が、人体における指の第一関節の典型的な面積に対応する１５ｍｍ以内に収められるが、それに対して本実施形態に係るタッチスイッチ１０は従来に比べて大きなサイズを有する。
尚、タッチスイッチ１０の外接円の直径Ｒは、６０ｍｍ（例えば、片手の５本指のうち親指を除く４本の指の接触面積に相当する指標）より大きくしてもよく、１２０ｍｍ（例えば、手のひらの接触面積に相当する指標）より大きくしてもよい。
またタッチスイッチ１０の外接円の直径Ｒの大きさに関わらず、送信電極１１及び受信電極１２の間における隙間の大きさは、スイッチとしての機能を達成するために、指の接触面積に相当する１５ｍｍより小さく設定される。

タッチスイッチ１０は、送信電極１１及び受信電極１２を備える、相互容量方式の静電容量方式タッチスイッチである。送信電極１１は、接続線１１ａによって、後述する増幅回路５３（図１を参照）に接続される。また受信電極１２は、接続線１２ａによって、後述する電流電圧変換回路５５（図１を参照）に接続される。送信電極１１及び受信電極１２の具体的な電極パターンは、後に詳述する。

図４は図２のタッチスイッチ１０の分解斜視図である。タッチスイッチ１０は、送信電極１１を配置した透明なシート１１ｂと、受信電極１２を配置した透明なシート１２ｂとを備えて構成される。これらのうち、送信電極１１は、シート１１ｂの紙面手前側の表面に配置される。また、受信電極１２は、シート１２ｂの紙面手前側の表面に配置される。そして、タッチスイッチ１０は、送信電極１１を配置したシート１１ｂと、受信電極１２を配置したシート１２ｂとを重ね合わせることで構成される。そのため、図２のようにシート１１ｂ，１２ｂを重ね合わせた際には、送信電極１１と受信電極１２とは、シート１２ｂを介して異なる面に配置される。
尚、基材であるシート１１ｂ、１２ｂは透明シートであり、例えばＰＥＴから形成される。

図１に戻って、タッチスイッチコントローラ５０は、交流信号送信部５０Ａと交流信号受信部５０Ｂとを備える。交流信号送信部５０Ａは、タッチスイッチ１０の送信電極１１に交流信号を送信するためのものであり、発振回路５２と、増幅回路５３とを備える。交流信号受信部５０Ｂは、タッチスイッチ１０の受信電極１２から交流信号を受信するためのものであり、位相シフト回路５４と、電流電圧変換回路５５と、増幅回路５６と、バンドパスフィルタ５７と、掛算回路５８，６１と、ローパスフィルタ５９，６２と、ＡＤ変換回路６０，６３（アナログデジタル変換回路）とを備える。

またタッチスイッチコントローラ５０は、ＡＤ変換回路６０，６３の出力に基づいてタッチスイッチ１０に対するタッチ操作の有無、つまりタッチスイッチ１０のＯＮ／ＯＦＦを判定し、判定結果に基づいて外部機器７０を制御する演算制御部５１を備える。ここで演算制御部５１におけるタッチスイッチ１０に対するタッチ操作の判定手法について簡潔に説明する。

まず、演算制御部５１は、発振回路５２に対し、交流信号として正弦波（ｓｉｎωｔ）を出力すべき旨の指令を送信する。同時に、演算制御部５１は、位相シフト回路５４に対し、発振回路５２からの正弦波の位相をｍ及び（ｍ＋π／２）ずらして変更すべき旨の指令を送信する。即ち、位相シフト回路５４では、周波数が同じであるが異なる位相の交流信号が２つ生成される。発振回路５２から増幅回路５３に送信された正弦波は、振幅が増幅された後、タッチスイッチ１０の送信電極１１（図２～図４を参照）に送信される。増幅回路５３によって増幅された振幅の信号を送信電極１１に送信することにより、タッチスイッチ１０でのタッチ操作により生じる小さな静電結合を感度良く検出できる。

一方、位相シフト回路５４では、発振回路５２から送信された正弦波の位相が、上記のように、ｍ及び（ｍ＋π／２）だけずらされる。位相をｍずらされた正弦波（ｓｉｎ（ωｔ＋ｍ））は、掛算回路５８に送信され、位相を（ｍ＋π／２）ずらされた正弦波、即ち、余弦波（ｃｏｓ（ωｔ＋ｍ）は掛算回路６１に送信される。このように位相をｍずらすことで、タッチ操作が行われたときの信号変化を検出し易くすることができる。尚、位相シフト回路５４と、掛算回路５８，６１とは回路基板内で直接接続されているため、位相シフト回路５４の正弦波及び余弦波は、増幅されずにそのまま掛算回路５８，６１に入力される。

受信電極１２（図２～図４を参照）では、送信電極１１から、位相差角αだけずれた正弦波（ｓｉｎ（ωｔ＋α））が伝達される。位相差角αは、送信電極１１と受信電極１２との間の静電結合等に起因して生じるものである。位相差角αは、タッチスイッチ１０へのタッチ操作が行われると変化し、また、例えばタッチスイッチ１０の構成等の条件によっては位相差角αが発生しない（α＝０）の場合もあり得る。

受信電極１２で受信された正弦波は、静電結合によって受信電極１２に誘導された微弱な電流として、電流電圧変換回路５５に入力される。電流電圧変換回路５５では、入力された電流信号が電圧信号に変換されて出力される。そして、電流電圧変換回路５５から電圧信号として出力された正弦波（ｓｉｎ（ωｔ＋α））は、増幅回路５６で振幅を増幅されて振幅Ａの正弦波（Ａｓｉｎ（ωｔ＋α））に変換された後、バンドパスフィルタ５７で信号処理される。

バンドパスフィルタ５７の出力は、掛算回路５８、６１にそれぞれ入力される。掛算回路５８では、バンドパスフィルタ５７の出力と位相シフト回路５４から入力された正弦波と掛け合わされ、ローパスフィルタ５９を通過することにより直流信号に変換される。掛算回路６１では、バンドパスフィルタ５７の出力と位相シフト回路５４から入力された余弦波と掛け合わされ、ローパスフィルタ６２を通過することにより直流信号に変換される。ローパスフィルタ５９、６２から出力される直流信号は、Ａ／Ｄ変換回路６０、６３によってそれぞれＡ／Ｄ変換され、演算制御部５１に入力される。演算制御部５１では、Ａ／Ｄ変換回路６０、６３から入力された各直流電圧に基づいて、タッチスイッチ１０におけるタッチ操作の有無が判定される。

＜タッチスイッチ１０の内部構成＞
続いて図２～図４を参照して、タッチスイッチ１０が備える送信電極１１及び受信電極１２の具体的な電極パターンについて、詳しく説明する。

送信電極１１及び受信電極１２の一方は、図２に示すように、基材（図４のシート１１ｂ又は１２ｂを参照）の法線方向から見て、他方を囲むように形成される。本実施形態では、送信電極１１が受信電極１２を囲むように構成されている。このように受信電極１２を送信電極１１の内側に配置することにより、受信電極１２に対する外部ノイズの侵入が送信電極１１によって遮蔽されるため、良好なノイズ耐性が得られる（尚、送信電極１１におけるノイズ耐性は、送信電極１１に印加される信号から予めノイズを除去しておくことで容易に確保可能である）。
尚、本実施形態とは逆に、受信電極１２が送信電極１１を囲むように構成してもよい。

送信電極１１は、例えば図２、図３（ａ）及び図４に示すように、多角形状の外輪郭を有する。本実施形態では四角形状（矩形状）の外輪郭を有する送信電極が例示されている。また送信電極１１は、内側に受信電極１２の形状に対応する開口部１３を有する。開口部１３は、内側に配置される受信電極１２との間に形成される隙間が所定値になるように形成される。

送信電極１１は、主要部を構成する透明電極１５と、透明電極の縁部１６（外縁１６ａ、内縁１６ｂを含む）に沿っている導電電極１７から構成されている。透明電極１５は、導電電極に比べて高い光透過性を有する導電性材料から形成され、例えば、金属系材料（酸化スズ、アンチモンを添加した酸化スズ（ＡＴＯ）、酸化インジウム、スズを添加した酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛を添加した酸化インジウム（ＩＺＯ）、フッ素を添加した酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化亜鉛、酸化アンチモン等の金属酸化物）、有機系材料（ポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ等）、オリゴチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン）、その他の材料（Ａｇワイヤ、カーボンナノチューブ、グラフェン）などから形成される。

導電電極１７は、透明電極１５に用いられる材料に比べて導電性が高く、且つ、透明性が低い材料から形成され、例えば、貴金属（金、銀、白金）、銅、アルミニウム、ニッケル、カーボン等から形成される。透明電極１５と導電電極１７に使用される材料特性としての抵抗比率は、例えば５００～１０００：１である。尚、導電電極１７との導電性の高さの違い及び位置関係を維持するものであれば、透明電極１５に替えて、光透過性が低い又は不透明な電極としてもよく、該電極は、前記導電性材料を含んだ材料から形成することができる。

導電電極１７は、導電性材料で形成した導電膜である透明電極１５の端部の全周にわたって形成されている。ここで端部の全周とは、透明電極１５の形状を規定する全ての縁部をいう。具体的に説明すると、本実施形態の送信電極１１は、透明電極１５の形状を規定する縁部として、外輪郭を規定する外縁１６ａと、内輪郭（開口部１３）を規定する内縁１６ｂとを有する。本実施形態では、外縁１６ａと内縁１６ｂの両方に沿って、すなわち、透明電極１５の端部の全周にわたって、導電電極１７が設けられている。つまり、導電電極１７は、外縁１６ａに沿って形成された外側導電電極１７ａと、内縁１６ｂに沿って形成された内側導電電極１７ｂとを含んで構成される。導電電極１７は、透明電極１５の縁部１６に沿って線状に連続的に形成される。

このような導電電極１７は、透明電極１５に対して電気的に接触するように構成される。電気的接触は、透明電極１５と導電電極１７とが物理的に接触することで行われてもよく、例えば半田付けのような合金的接合によって行われてもよいし、溶接によって行われてもよい。また透明電極１５及び導電電極１７は、互いの電気的接触が機能的に実現可能な範囲において、互いに物理的に離間していてもよい。このように外縁１６ａ及び内縁１６ｂの両方に導電電極１７を形成することで、送信電極１１の膜厚を薄く保つことで透明性を確保しつつ、電気抵抗値をより効果的に低く抑えることができる。

尚、外側導電電極１７ａと内側導電電極１７ｂとは、導電電極１７と同じ又は類似の導電性材料からなる連結電極を用いて互いに電気的に接続してもよい。

尚、導電電極１７は送信電極１１の外縁１６ａ又は内縁１６ｂのいずれか一方のみに設けられていてもよい。すなわち導電電極１７は、外縁１６ａ又は内縁１６ｂの少なくとも一方に形成されていればよい。

尚、送信電極１１の縁部１６に形成される導電電極１７は断続的に形成されてもよい（言い換えると、縁部１６に沿って所定長さを有する複数のセグメントが、縁部１６に沿って所定間隔を介して配列されてもよい）。これらのセグメントは、上述の導電電極１７を構成し、各セグメントの間隔又は長さを調整することにより、送信電極１１における電気抵抗値を所望の値に調整することができる。

一方、受信電極１２は、図２、図３（ｂ）及び図４に示すように、透明電極１５及び導電電極１７を含む送信電極１１とは異なり、導電電極１８のみから形成される。受信電極１２は、枝分かれ形状（いわゆる櫛型形状）を有しており、タッチスイッチ１０に占める面積が送信電極１１に比べて小さい。そのため、透明性が少ない導電電極１８のみから形成したとしても、タッチスイッチ１０における透明性を良好に確保できる。

尚、タッチスイッチ１０における透明電極１５が占める割合は、タッチスイッチ１０の透明率が所定値を達成可能なように設定されるとよい。

上記構成を有するタッチスイッチ１０を用いた検証試験では、送信電極１１が透明電極１５のみからなる比較例と比較した場合、比較例では信号レベルが２８６であるのに対して、本実施形態に係るタッチスイッチ１０では信号レベルが７８７であった。このように、送信電極１１又は受信電極１２の少なくとも一方を透明電極と導電電極の組み合わせとして構成することで、感度が高いタッチスイッチが実現されることが実験的にも検証された。

尚、送信電極１１又は受信電極１２において、基材に対する透明電極又は導電電極の形成は、スパッタ法（上述の有機系材料及びその他の材料は除く）、印刷法、めっき法又は塗装法（上述の有機系材料及びその他の材料は除く）等を含む各種製造手法を採用可能である。

また基材（図４のシート１１ｂ又は１２ｂを参照）上に透明電極１５及び導電電極１７を形成する際には、透明電極１５を作成したのちに導電電極１７を形成してもよい。図５は図２のＢ－Ｂ線断面図の一例である。この例では、基材であるシール材１１ｂ上に透明電極１５が形成されており、当該透明電極１５のさらに上層側に導電電極１７が積層及びパターニングされることで形成されている。

また基材上に透明電極１５及び導電電極１７を形成する際には、例えば、導電電極１７を作成したのちに透明電極１５を形成してもよい。図６は図２のＢ－Ｂ線断面図の他の例である。この例では、まず基材であるシール材１１ｂ上に導電電極１７が形成されたのちにパターニングされることで、導電電極１７が形成される。このように形成された導電電極１７に対して上層側から透明電極１５が形成される。透明電極１５は、典型的には液状の材料を固化することで形成されるため、基材上に予め導電電極１７を所定の間隔を経て設けておくことで、その間に対して透明電極１５の液状材料を流し込むことで、効率的に電極パターンを形成することができる。

尚、図５及び図６では送信電極１１を例に説明したが、上述のように、受信電極１２を透明電極及び導電電極の組み合わせとして構成した場合には、同様の製造方法を適用可能である。

ここで図７は図２の変形例である。図７では、図２と同様に送信電極の外縁１６ａ及び内縁１６ｂに沿って導電電極１７が形成されているが、送信電極１１を構成する透明電極１５の一部に切り欠き部１９を設けることで、外縁１６ａ及び内縁１６ｂが連続するように構成されている。そのため、図２における外側導電電極１７ａと内側導電電極１７ｂとが一体的に連続して形成されている。

ここで図８は第１変形例に係るタッチスイッチ１０の平面図である。第１変形例では、受信電極１２もまた送信電極１１と同様に、透明電極１８と、透明電極１８の縁部に沿って形成された導電電極１９との組み合わせによって構成される。すなわち、透明電極と導電電極との組み合わせ構造は、送信電極１１及び受信電極１２の少なくとも一方に採用すればよい。そして、送信電極１１及び受信電極１２の一方のみを透明電極と導電電極との組み合わせで構成する場合には、タッチスイッチ１０において占有面積が大きな電極において、透明電極と導電電極との組み合わせとの組み合わせ構成を優先的に採用することで、タッチスイッチ１０の透明性と導電性を効果的に得られる。

図９は第２変形例に係るタッチスイッチ１０の平面図である。第２変形例では、タッチスイッチ１０のうち送信電極１１が略六角形の外輪郭形状を有する。そして、送信電極１１及び受信電極１２の組み合わせからなるタッチスイッチ１０が複数マトリクス状に配置されることで、より認識範囲が広範囲に及ぶタッチスイッチを構成している。

尚、このタッチスイッチでは、紙面横方向に並ぶタッチスイッチ１０における送信電極１１同士が互いに共通の接続線１１ａによって増幅回路５３（図１を参照）に接続されており、同様の構成が紙面縦方向に複数配列されている。各接続線１１ａで接続された送信電極１１は、不図示の選択回路によって個別に選択することで、各接続線１１ａで接続された送信電極１１に対して順次交流信号を印加できる。

また、このタッチスイッチでは、紙面縦方向に並ぶタッチスイッチ１０における受信電極１２同士が互いに共通の接続線１２ａによって電流電圧変換回路５５（図１を参照）に接続されており、同様の構成が紙面横方向に複数配列されている。各接続線１２ａで接続された受信電極１２は、不図示の選択回路によって個別に選択することで、各接続線１２ａで接続された受信電極１２で順次交流信号を受信できる。

図１０は第３変形例に係るタッチスイッチ１０の平面図である。第３変形例では、送信電極１１及び受信電極１２がそれぞれダイヤモンド形状を有する外輪郭を有する。また送信電極１１は、透明電極１５と、透明電極１５の縁部に設けられた導電電極１６とを備え、受信電極１２は、透明電極１８と、透明電極１８の縁部に設けられた導電電極１９とを備える。

尚、紙面横方向に並ぶ送信電極１１同士は互いに共通の接続線１１ａによって増幅回路５３（図１を参照）に接続されており、同様の構成が紙面縦方向に複数配列されている。各接続線１１ａで接続された送信電極１１は、不図示の選択回路によって個別に選択することで、各接続線１１ａで接続された送信電極１１に対して順次交流信号を印加できる。

また紙面縦方向に並ぶ受信電極１２同士が互いに共通の接続線１２ａによって電流電圧変換回路５５（図１を参照）に接続されており、同様の構成が紙面横方向に複数配列されている。各接続線１２ａで接続された受信電極１２は、不図示の選択回路によって個別に選択することで、各接続線１２ａで接続された受信電極１２で順次交流信号を受信できる。

図１１は第４変形例に係るタッチスイッチ１０の平面図である。第４変形例では、タッチスイッチ１０を構成する送信電極１１及び受信電極１２が互いに同心状に配置される。図１０では、互いに径が異なる六角形状の外輪郭及び内輪郭を有する送信電極１１及び受信電極１２の組み合わせが、径方向に沿って同心状に複数配置されている。そして、各組み合わせの送信電極１１は互いに共通の接続線１１ａによって増幅回路５３（図１を参照）に接続されている。また各組み合わせの受信電極１２は互いに共通の接続線１２ａによって電流電圧変換回路５５（図１を参照）に接続されている。これにより、複数のタッチスイッチ１０を限られたエリアに配置させ、感度のよいタッチ認識が可能となる。

これにより、図１１では、それぞれ接続線１１ａ及び１２ａ及びに接続された送信電極１１と受信電極１２とが交互に同心配置された構成が形成されている。

以上説明したように上記実施形態によれば、タッチ認識用の電極が、透明電極と、その縁部に形成された導電電極とによって構成される。このように透明電極の縁部に導電電極を設けることにより、透明電極の面積を大きく形成した場合においても、透明電極の厚さを薄く抑えながら（透明電極の透明性を十分に確保しながら）電極の抵抗値を低くすることができる。本構成では、このような電極構造を採用することにより、外接円の直径が１５ｍｍより大きなサイズの電極において、十分な透明性を確保しながら、感度に優れたタッチスイッチを実現できる。その結果、十分な透明性を確保しながら、広い検知範囲と良好な感度が得られる静電容量結合方式タッチスイッチを提供することが可能となる。

尚、上述の実施形態ではタッチスイッチ１０が相互容量式である場合について記載したが、自己容量式のタッチスイッチにおいても同様の電極構造を採用することで同様の作用効果が得られる。すなわち、自己容量式のタッチスイッチが備える少なくとも一つの電極が、透明電極と、透明電極の縁部に沿って形成された導電電極とを含むことで、十分な透明性を確保しながら、感度に優れた自己容量式のタッチスイッチを実現できる。この場合もまた、タッチスイッチが備える電極の外接円の直径が１５ｍｍより大きいような大サイズの自己容量式のタッチスイッチにおいても、十分な透明性を確保しながら、感度に優れたタッチスイッチを実現できる。

本発明の少なくとも一実施形態は、静電容量結合方式を採用した静電容量結合方式タッチスイッチに利用可能である。

１０ タッチスイッチ
１１ 送信電極
１２ 受信電極
１３ 開口部
１５ 透明電極
１６ 縁部
１７ 導電電極
５０ タッチスイッチコントローラ
５０Ａ、５０Ｂ 交流信号送信部
５１ 演算制御部
５２ 発振回路
５３，５６ 増幅回路
５４ 位相シフト回路
５５ 電流電圧変換回路
５７ バンドパスフィルタ
５８，６１ 掛算回路
５９，６２ ローパスフィルタ
６０，６３ 変換回路
７０ 外部機器
１００ タッチスイッチシステム

Claims (10)

1. 基材上に、
   第一電極が配置された第一シートと、
   前記基材の法線方向から見て、前記第一電極を少なくとも部分的に囲む第二電極が配置された第二シートと
   を備え、
   前記第一シート及び前記第二シートが重ね合わせられた際に、前記第一電極及び前記第二電極は異なる面に配置され、
   前記第二電極は、導電性材料で形成した導電膜の端部の全周に、前記導電膜に用いたものより高い導電性の高導電性材料を、電気的に接触するように配置された導電電極を有する静電容量結合方式タッチスイッチ。
2. 前記導電膜を、透明性のある導電性材料で形成した請求項１に記載の静電容量結合方式タッチスイッチ。
3. 前記導電電極は、
   前記第二電極の外輪郭を規定する外縁に沿って形成された外側導電電極と、
   前記第二電極の内輪郭を規定する内縁に沿って形成された内側導電電極と、
   を含む請求項１又は２に記載の静電容量結合方式タッチスイッチ。
4. 前記外側導電電極と前記内側導電電極とを電気的に接続する連結電極を備える、請求項３に記載の静電容量結合方式タッチスイッチ。
5. 前記第二電極は、前記導電膜の一部に設けられた切り欠き部を有し、
   前記外側導電電極及び前記内側導電電極は前記切り欠き部を介して連続するように構成される、請求項３又は４に記載の静電容量結合方式タッチスイッチ。
6. 前記導電電極は、前記端部に沿って断続的に形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の静電容量結合方式タッチスイッチ。
7. 前記第二電極を外部に電気的に接続するための接続線は、前記導電電極と一体的に構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の静電容量結合方式タッチスイッチ。
8. 前記第一電極及び前記第二電極は、相互容量式タッチスイッチを構成する一対の送信電極及び受信電極である、請求項１から７のいずれか一項に記載の静電容量結合方式タッチスイッチ。
9. 外接円の直径が１５ｍｍより大きい、請求項１から８のいずれか一項に記載の静電容量結合方式タッチスイッチ。
10. 基材上に、
    第一電極と、
    前記基材の法線方向から見て、前記第一電極を少なくとも部分的に囲む第二電極と
    を備え、
    前記第二電極は、導電性材料で形成した導電膜の端部の全周に、前記導電膜に用いたものより高い導電性の高導電性材料を、電気的に接触するように配置された導電電極を有し、
    前記導電電極は、前記端部に沿って断続的に形成される静電容量結合方式タッチスイッチ。

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