JP7320769B2 - タッチセンサ、配線器具 - Google Patents

Description

本開示は、一般にタッチセンサ、及び配線器具に関し、より詳細には静電容量式のタッチセンサ、及び配線器具に関する。

従来、タッチセンサ部（タッチセンサ）を備えたスイッチ装置（配線器具）がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のスイッチ装置は、スイッチ本体と、操作ユニットとを備えている。

操作ユニットは、人の操作（タッチ操作）を検知するタッチセンサ部と、タッチセンサ部を収納する扁平な箱状のハウジングとを有し、ハウジングの前面をタッチセンサ部の検知面とするように構成されている。

スイッチ装置は、タッチセンサ部の検知結果に応じて、外部電源から負荷への給電を入切するように構成されている。

特開２０１５－１８７９１８号公報

タッチセンサにおいて、タッチ操作の検知精度の向上が望まれている。

本開示は、上記事由に鑑みてなされており、その目的は、タッチ操作の検知精度の向上を図ることができるタッチセンサ、及び配線器具を提供することにある。

本開示の一態様に係るタッチセンサは、タッチ操作を検知する静電容量式のタッチセンサである。前記タッチセンサは、基板と、センサ電極と、グランド電極と、を備える。前記基板は、少なくとも１つの基材と、第１層と、第２層と、を含む。前記第１層は、前記少なくとも１つの基材のうち一の基材の、第１面の上に設けられる。前記第２層は、前記一の基材の、前記第１面とは反対側の第２面の上に設けられる。前記センサ電極は、前記第１層に形成されている。前記グランド電極は、前記基板の厚さ方向において少なくとも一部が前記センサ電極と重なるように前記第２層に形成されており、前記センサ電極との間に寄生容量が形成される。前記センサ電極と前記グランド電極とのうち、前記グランド電極のみ、前記基板の厚さ方向において前記センサ電極と前記グランド電極とが重なる領域内に形成された複数の貫通孔を含む。前記グランド電極は、網状に形成されており、前記複数の貫通孔が複数の網目として形成されている。
本開示の別の一態様に係るタッチセンサは、タッチ操作を検知する静電容量式のタッチセンサである。前記タッチセンサは、基板と、センサ電極と、グランド電極と、を備える。前記基板は、第１層及び第２層を有する。前記センサ電極は、前記第１層に形成されている。前記グランド電極は、前記基板の厚さ方向において少なくとも一部が前記センサ電極と重なるように前記第２層に形成されており、前記センサ電極との間に寄生容量が形成される。前記センサ電極と前記グランド電極とのうち、前記グランド電極のみ、前記基板の厚さ方向において前記センサ電極と前記グランド電極とが重なる領域内に形成された複数の貫通孔を含む。前記基板は、第３層及び第４層を更に有する。前記第１層は、前記基板の第１表面側の層である。前記第２層は、前記基板の内側の層であって前記グランド電極としての第１グランド電極が形成される。前記第３層は、前記第２層に対して前記第１層とは反対側に形成された前記基板の内側の層であって、第２グランド電極が形成される。前記第４層は、前記第３層に対して前記第２層とは反対側に形成された前記基板の第２表面側の層であって、前記タッチ操作を検知するための電子部品が配置される。

本開示の一態様に係る配線器具は、前記タッチセンサと、前記タッチセンサによるタッチ操作の検知結果に基づいて、負荷を制御する制御回路と、を備える。

本開示では、タッチ操作の検知精度の向上を図ることができるという効果がある。

図１は、本開示の一実施形態に係るタッチセンサを含む配線器具のブロック図である。 図２は、同上の配線器具の斜視図である。 図３は、同上の配線器具が備える操作ユニットの分解斜視図である。 図４Ａは、同上のタッチセンサが備える基板の第１層の概略図である。図４Ｂは、同上の基板の第２層の概略図である。図４Ｃは、同上の基板の第３層の概略図である。図４Ｄは、同上の基板の第４層の概略図である。 図５は、同上の基板の第２層に形成された第１グランド電極の拡大図である。 図６は、本開示の一実施形態の第１変形例に係るタッチセンサにおける基板の第２層の概略図である。 図７は、本開示の一実施形態の第２変形例に係るタッチセンサにおける基板の第２層の概略図である。 図８は、本開示の一実施形態の第３変形例に係るタッチセンサにおける基板の第２層の概略図である。 図９Ａは、本開示の一実施形態の第４変形例に係るタッチセンサにおける基板の第１層の概略図である。図９Ｂは、同上の基板の第２層の概略図である。

以下に説明する実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態及び変形例に限定されない。この実施形態及び変形例以外であっても、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

本実施形態に係る配線器具１０について、図１～図５を参照して説明する。

本実施形態の配線器具１０は、電源４０から負荷４１への給電を制御するスイッチ装置である。配線器具１０は、例えば、取付枠１００（図２参照）を用いて、壁に予め形成された孔に埋込配設される。電源４０は、例えば商用電源である。負荷４１は、例えば、照明器具、換気扇などの電気機器である。

配線器具１０は、スイッチ本体１と、操作ユニット２と、を備えている。

まず、スイッチ本体１について説明する。

スイッチ本体１は、電源４０から負荷４１への給電を制御するように構成されている。スイッチ本体１は、スイッチ素子１１と、制御回路１２と、電源回路１３と、第１通信部１４と、第２通信部１５と、を備えている。スイッチ本体１は、さらに、コネクタ１６と、一対の電源端子１７１Ａ，１７１Ｂと、一対の負荷端子１７２Ａ，１７２Ｂと、一対の信号端子１７３Ａ，１７３Ｂと、を備えている。

スイッチ素子１１は、例えば、双方向サイリスタである。スイッチ素子１１は、電源端子１７１Ｂと負荷端子１７２Ｂとの間に電気的に接続されている。スイッチ素子１１は、電源端子１７１Ｂ及び負荷端子１７２Ｂを介して、電源４０と負荷４１との直列回路と電気的に接続されている。スイッチ素子１１の制御端子は、制御回路１２と電気的に接続されている。

スイッチ本体１は、例えばプロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータを有する。そして、プロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、マイクロコンピュータが制御回路１２として機能する。プロセッサが実行するプログラムは、ここではマイクロコンピュータのメモリに予め記録されているが、メモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて提供されてもよい。

制御回路１２は、スイッチ素子１１のオン／オフを制御する。また、制御回路１２は、第１通信部１４及び第２通信部１５を制御する。

電源回路１３は、電源４０が出力する交流電圧を直流電圧に変換するように構成されている。電源回路１３は、例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。電源回路１３は、交流電圧から変換した直流電圧を制御回路１２に出力する。電源回路１３は、電源端子１７１Ｂと負荷端子１７２Ａとの間に電気的に接続されている。電源回路１３は、電源端子１７１Ｂ及び負荷端子１７２Ａを介して電源４０と電気的に接続されている。電源回路１３は、制御回路１２と電気的に接続されている。電源回路１３は、電源４０から供給された交流電圧を直流電圧に変換して制御回路１２に出力する。

制御回路１２は、電源回路１３から供給される電力によって動作する。また、制御回路１２は、電源回路１３から供給された電力を基に、コネクタ１６を介して操作ユニット２に電力を供給する。つまり、電源回路１３は、制御回路１２を介して操作ユニット２に電力を供給する。

一対の電源端子１７１Ａ，１７１Ｂは、互いに電気的に接続されている。電源端子１７１Ａは、例えば送り配線に利用される。

第１通信部１４は、有線通信を可能とする通信インタフェースである。第１通信部１４は、一対の信号端子１７３Ａ，１７３Ｂと電気的に接続されている。一対の信号端子１７３Ａ，１７３Ｂは、一対の信号線が接続される。一対の信号端子１７３Ａ，１７３Ｂは、一対の信号端子１７３Ａ，１７３Ｂを介して、一対の信号線と電気的に接続される。一対の信号端子１７３Ａ，１７３Ｂは、一対の信号線を介して、他の配線器具１０におけるスイッチ本体１の一対の信号端子１７３Ａ，１７３Ｂと電気的に接続される。また、第１通信部１４は、制御回路１２と電気的に接続されている。

第１通信部１４は、例えば、他の配線器具１０から一対の信号線を用いて送信された制御信号（第１制御信号）を、一対の信号端子１７３Ａ，１７３Ｂを介して受信する。第１通信部１４は、受信した第１制御信号を制御回路１２に出力する。また、第１通信部１４は、例えば、制御回路１２からの制御信号（第２制御信号）を、一対の信号端子１７３Ａ，１７３Ｂ及び一対の信号線を介して、他の配線器具１０へ送信する。

第２通信部１５は、電波を媒体とする無線通信を可能とする通信インタフェースである。本実施形態では、第２通信部１５は、免許を必要としない小電力無線（特定小電力無線）の通信方式での無線通信が可能に構成されている。小電力無線については、用途等に応じて使用する周波数帯域や空中線電力などの仕様が各国で規定されている。日本国においては、４００ＭＨｚ帯又は９００ＭＨｚ帯の電波を使用する小電力無線が規定されている。また、第２通信部１５は、２．４ＧＨｚ帯の電波を使用するBluetooth（登録商標）の通信方式で無線通信を行うように構成されていてもよい。

第２通信部１５は、制御回路１２と電気的に接続されている。第２通信部１５は、例えば制御装置から無線通信により送信された制御信号（第３制御信号）を受信する。第２通信部１５は、受信した第３制御信号を制御回路１２に出力する。また、第２通信部１５は、例えば、制御回路１２からの制御信号（第４制御信号）を、無線通信により制御装置に送信する。

コネクタ１６は、スイッチ本体１と操作ユニット２との電気的及び機械的な接続に用いられる。コネクタ１６は、制御回路１２と電気的に接続されている。

スイッチ本体１は、筐体１８を更に備えている（図２参照）。筐体１８は、例えば合成樹脂により矩形箱状に形成されている。スイッチ素子１１、制御回路１２、電源回路１３、第１通信部１４、第２通信部１５等は、基板に実装された状態で筐体１８に収納されている。また、コネクタ１６は、筐体１８の前面から露出している。一対の電源端子１７１Ａ，１７１Ｂと、一対の負荷端子１７２Ａ，１７２Ｂと、一対の信号端子１７３Ａ，１７３Ｂとは、筐体１８の後面から露出している。

次に、操作ユニット２について説明する。

操作ユニット２は、例えば、人により入力された操作（タッチ操作）を受け付けるように構成されている。操作ユニット２は、スイッチ本体１の前方に取り付けられる。操作ユニット２は、例えば、入力された操作に応じた操作信号を、スイッチ本体１に出力する。

操作ユニット２は、タッチセンサ３と、コネクタ２１と、筐体２２（図３参照）と、を備えている。

タッチセンサ３は、静電容量式のタッチセンサであり、例えば、人体の手指等によるタッチ操作を寄生容量（静電容量）の変化により検出する。タッチ操作は、タップ操作、ロングタップ操作、スワイプ操作、スライド操作、フリック操作、ピンチ操作等を含む。

筐体２２は、ベース２３とパネル２４とで扁平な矩形箱状に形成されている。

ベース２３は、例えば合成樹脂により形成されており、長方形状の底壁２３０と、底壁２３０の周縁部から前方へ突出する矩形枠状の周壁２３１とを有する。底壁２３０と周壁２３１とで囲まれる収納空間に、タッチセンサ３の基板３０が収納される。基板３０は、複数のねじによりベース２３の底壁２３０に固定される。

パネル２４は、ポリカーボネートなどの合成樹脂材料により、矩形平板状に形成されている。パネル２４は、透光性及び電気絶縁性を有する。パネル２４は、光拡散材の混入や凹凸加工、スクリーン印刷等により、比較的に高い光拡散性を有することが好ましい。パネル２４は、透光性及び電気絶縁性を有する粘着シート２５により、ベース２３の開口を覆うように基板３０の前面３０３に取り付けられる。パネル２４の前面２４０は、ユーザがタッチ操作を行うための操作面として機能する。

基板３０は、多層のプリント基板である。基板３０の前面３０３には、複数のセンサ電極３１が形成されている（図４Ａ参照）。基板３０の内側の層には、第１グランド電極３２（グランド電極）が形成されている（図４Ｂ参照）。複数のセンサ電極３１の各々と第１グランド電極３２との間には、寄生容量が形成されている。また、基板３０の後面３０４には、抵抗、コンデンサ、インダクタ等を含む複数の電子部品が実装されている。複数の電子部品には、寄生容量の変化に基づいてタッチ操作を検知する検知部３４（図１、図４Ｄ参照）が含まれる。基板３０の詳細な構成については後述する。

検知部３４は、例えばプロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータを有する。そして、プロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、マイクロコンピュータが検知部３４として機能する。プロセッサが実行するプログラムは、ここではマイクロコンピュータのメモリに予め記録されているが、メモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて提供されてもよい。

検知部３４は、各センサ電極３１の寄生容量を監視している。例えば、ユーザが指でパネル２４の前面２４０（操作面）に触れた場合、ユーザの指とセンサ電極３１との間に新たな寄生容量が形成される。つまり、センサ電極３１は、第１グランド電極３２との間、及びユーザの指との間の両方に寄生容量が形成される。そのため、センサ電極３１の寄生容量が増加することとなる。検知部３４は、センサ電極３１の寄生容量の変化（増加）を検知することにより、タッチ操作を検知する。

また、基板３０の後面３０４には、コネクタ２１（図１、図４Ｄ）が設けられている。コネクタ２１は、スイッチ本体１と操作ユニット２との電気的及び機械的な接続に用いられる。コネクタ２１は、検知部３４と電気的に接続されている。コネクタ２１は、筐体２２におけるベース２３の底壁２３０から露出している。操作ユニット２がスイッチ本体１に取り付けられることにより、コネクタ２１とスイッチ本体１のコネクタ１６とが機械的及び電気的に接続される。

検知部３４は、タッチ操作を検知すると、検知したタッチ操作に応じた信号（操作信号）を、コネクタ２１を介してスイッチ本体１の制御回路１２に出力する。

制御回路１２は、操作ユニット２からの操作信号に応じて、スイッチ素子１１を制御する。これにより、制御回路１２は、電源４０から負荷４１への給電を制御することができる。つまり、制御回路１２は、タッチセンサ３によるタッチ操作の検知結果に基づいて、負荷４１を制御する。また、制御回路１２は、操作ユニット２からの操作信号に応じて、第１通信部１４から有線通信により制御信号を送信させる。また、制御回路１２は、操作ユニット２からの操作信号に応じて、第２通信部１５から無線通信により制御信号を送信させる。

次に、基板３０の詳細な構成について、図４Ａ～図４Ｄを参照して説明する。

基板３０は、第１層Ｌ１（図４Ａ参照）、第２層Ｌ２（図４Ｂ参照）、第３層Ｌ３（図４Ｃ参照）、及び第４層Ｌ４（図４Ｄ参照）を有する四層のプリント基板である。基板３０は、例えばガラスエポキシ基板などの電気絶縁性を有する複数の基材が、例えばプリプレグで接着されることにより形成されている。本実施形態では、内層用基材３０２０の両面に、それぞれ第１外層用基材３０２１、第２外層用基材３０２２が接着されることにより、第１層Ｌ１～第４層Ｌ４が形成されている。基板３０の厚さ方向（前後方向）において、前方から第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、第３層Ｌ３、第４層Ｌ４の順に形成されている。第１層Ｌ１は、第１外層用基材３０２１における内層用基材３０２０と反対側の表面である。第２層Ｌ２は、内層用基材３０２０における第１外層用基材側３０２１の表面である。第３層Ｌ３は、内層用基材３０２０における第２外層用基材側３０２２の表面である。第４層Ｌ４は、第２外層用基材３０２２における内層用基材３０２０と反対側の表面である。つまり、第１層Ｌ１が基板３０の前面３０３（第１表面）側の層であり、第４層Ｌ４が基板３０の後面３０４（第２表面）側の層である。

図４Ａに示すように、基板３０の第１層Ｌ１には、複数（本実施形態では１２個）のセンサ電極３１が形成されている。センサ電極３１は、銅箔などの導電部材で構成されており、フォトリソグラフィ技術などにより第１層Ｌ１である第１外層用基材３０２１の表面に形成されている。

本実施形態では、１２個のセンサ電極３１は、基板３０の第１層Ｌ１において、左右方向に２つ、上下方向に６つずつ並んで形成されている。各センサ電極３１の形状は、矩形状である。各センサ電極３１は、個別に基板３０の後面（第４層Ｌ４）に設けられた検知部３４と電気的に接続されている。タッチセンサ３では、基板３０に複数のセンサ電極３１が並んで形成されている。これより、タッチ操作におけるタップ操作（ロングタップ操作）だけでなく、スワイプ操作、スライド操作、フリック操作、ピンチ操作等の移動を伴うタッチ操作を検知することができる。

なお、複数のセンサ電極３１が電気的に接続されていてもよい。例えば、左右方向に並ぶ２つのセンサ電極３１が電気的に接続されていてもよい。この場合、上下方向の移動を伴うタッチ操作を検知することができる。

図４Ｂに示すように、基板３０の第２層Ｌ２には、第１グランド電極３２が形成されている。第１グランド電極３２は、銅箔などの導電部材で構成されており、フォトリソグラフィ技術などにより第２層Ｌ２である内層用基材３０２０の表面に形成されている。第１グランド電極３２は、検知部３４と電気的に接続されている。

第１グランド電極３２は、外形が矩形状である。第１グランド電極３２は、基板３０の厚さ方向（前後方向）において複数のセンサ電極３１の全てと重なるように第２層Ｌ２に形成されている。言い換えれば、複数のセンサ電極３１の各々は、基板３０の厚さ方向において第１グランド電極３２と重なっている。ここでいう「重なっている」とは、基板３０の厚さ方向から見て、各センサ電極３１と第１グランド電極３２とが重なっていることを意味し、各センサ電極３１と第１グランド電極３２との間には第１外層用基材３０２１、プリプレグ等が介在している。

図４Ｂに示すように、第１グランド電極３２は、基板３０の厚さ方向において、各センサ電極３１と重なる領域Ａ１内に形成された複数の貫通孔３２０を含む。つまり、各センサ電極３１は、基板３０の厚さ方向において、一部が複数の貫通孔３２０と重なっている。図４Ｂ、図５に示すように、本実施形態では、第１グランド電極３２は、網状に形成されており、複数の貫通孔３２０が複数の網目として形成されている。ここでいう「網状」とは、導電部材の形状が網のような形状であることを意味しており、導電部材が編まれている意味ではない。複数の貫通孔３２０は、基板３０の表面に沿った方向において、規則的に並んで形成されている。また、複数の貫通孔３２０は、互いに同じ開口形状、同じ大きさである。各貫通孔３２０の開口形状は、正方形であり、各辺が上下方向に対して４５度又は－４５度傾斜している。つまり、各貫通孔３２０は、対角線が上下方向又は左右方向に沿っている。ただし、第１グランド電極における周縁部、及び基板３０を貫通するように形成された丸孔３０１の周縁部に形成された貫通孔３２０は、他の貫通孔３２０と形状が異なる。

各貫通孔３２０の内側は、内層用基材３０２０と第１外層用基材３０２１とを接着する電気絶縁性を有するプリプレグで埋められている。つまり、各貫通孔３２０の内側は、電気絶縁性を有する絶縁部材が設けられている。言い換えれば、各貫通孔３２０の内側には、電気導電性を有する導電部材がない。

図４Ｃに示すように、基板３０の第３層Ｌ３には、第２グランド電極３３が形成されている。第２グランド電極３３は、銅箔などの導電部材で構成されており、フォトリソグラフィ技術などにより第３層Ｌ３である内層用基材３０２０の表面に形成されている。第２グランド電極３３は、第３層Ｌ３において導電部材を形成可能な領域の一面にわたって形成されている。第２グランド電極３３は、基板３０の後面３０４に実装された複数の電子部品によって形成されるセンサ回路の回路グランドとして機能する。また、第２グランド電極３３は、第１グランド電極３２と電気的に接続されている。

基板３０の第４層Ｌ４には、複数の電子部品（検知部３４、コネクタ２１を含む）を実装するためのパッド、複数の電子部品間を電気的に接続する配線等が形成されている。パッド、配線は、銅箔などの導電部材で構成されており、フォトリソグラフィ技術などにより第４層Ｌ４である第２外層用基材３０２２の表面に形成されている。なお、図４Ｄでは、パッド、配線などの記載を省略している。

また、基板３０は、左右方向の中央において、複数（本実施形態では５つ）の丸孔３０１が上下方向に並べて形成されている。５つの丸孔３０１は、基板３０を貫通している。基板３０の第４層Ｌ４には、５つの丸孔３０１それぞれを跨ぐように、５つの発光ダイオード３５が実装されている（図４Ｄ参照）。各発光ダイオード３５は、丸孔３０１を通して光が前方に照射されるように実装されている。発光ダイオード３５から放射された光は、丸孔３０１を通り、透光性を有する粘着シート２５及びパネル２４を介して、パネル２４の前方に照射される。

（利点）
本実施形態のタッチセンサ３では、網状の第１グランド電極３２が基板３０の第２層Ｌ２に形成されている。第１グランド電極３２は、基板３０の厚さ方向において、基板３０の第１層Ｌ１に形成された各センサ電極３１と重なる領域Ａ１に複数の貫通孔３２０が形成されている。したがって、各センサ電極３１は、基板３０の厚さ方向において、一部が第１グランド電極３２の複数の貫通孔３２０と重なる。これにより、本実施形態のタッチセンサ３では、第１グランド電極３２に複数の貫通孔３２０が形成されていない構成と比べて、各センサ電極３１と第１グランド電極３２との間の寄生容量が小さくなる。

上述したように、ユーザが指でパネル２４の前面２４０（操作面）に触れた場合、ユーザの指とセンサ電極３１との間に新たな寄生容量が形成されるため、センサ電極３１の寄生容量が増加する。検知部３４は、タッチ操作が行われた際におけるセンサ電極３１の寄生容量の変化（増加）を検知することにより、タッチ操作を検知する。センサ電極３１と第１グランド電極３２との間の寄生容量が大きくなるにつれて、タッチ操作が行われる前後におけるセンサ電極３１の寄生容量の変化の割合が小さくなる。そのため、センサ電極３１と第１グランド電極３２との間の寄生容量が大きくなるにつれて、検知部３４におけるタッチ操作の検知感度が低下することとなる。

本実施形態のタッチセンサ３では、センサ電極３１と第１グランド電極３２との間の寄生容量が小さくなるように構成されている。したがって、本実施形態のタッチセンサ３では、第１グランド電極３２に複数の貫通孔３２０が形成されていない構成と比べて、タッチ操作の検知感度が向上し、タッチ操作の検知精度の向上を図ることができる。

また、センサ電極３１の寄生容量を低減するために、第１グランド電極３２を省略する構成が考えられる。この場合、センサ電極３１と、基板３０の第３層Ｌ３に形成された第２グランド電極３３と間に寄生容量が形成される。第２グランド電極３３は、第２層Ｌ２に対して、センサ電極３１が形成されている第１層Ｌ１とは反対側の第３層Ｌ３に形成されている。したがって、基板３０の厚さ方向において、センサ電極３１と第２グランド電極３３との間の距離は、センサ電極３１と第１グランド電極３２との間の距離に比べて長い。そのため、第１グランド電極３２を省略することにより、センサ電極３１の寄生容量が低減される。

しかし、第１グランド電極３２が省略された構成では、センサ電極３１の耐ノイズ性が低下する。耐ノイズ性が低い場合、例えば無線信号等によるノイズを受けやすくなり、タッチ操作を誤検知する可能性がある。また、耐ノイズ性が低い場合、センサ電極３１からノイズが放射されやすくなる。

本実施形態のタッチセンサ３では、第２層Ｌ２に第１グランド電極３２が形成されており、第１グランド電極３２がノイズを抑制するノイズシールドとして機能する。したがって、本実施形態のタッチセンサ３では、第１グランド電極３２が省略された構成と比べて、耐ノイズ性が向上する。これにより、タッチ操作の誤検知が抑制され、タッチ操作の検知精度の向上を図ることができる。

上述したように、本実施形態のタッチセンサ３では、第１グランド電極３２が網状に形成され複数の貫通孔３２０を有する。これにより、本実施形態のタッチセンサ３では、タッチ操作の検知感度、及び耐ノイズ性が向上するので、タッチ操作の検知精度の向上を図ることができる。第１グランド電極３２において、基板３０の厚さ方向において、センサ電極３１と重なる領域Ａ１に対する複数の貫通孔３２０の面積の割合は、３０％以上９５％以下が好ましい。

また、本実施形態の配線器具１０は、タッチセンサ３におけるタッチ操作の検知結果に応じて無線信号を送信する第２通信部１５（通信部）を備えている。本実施形態のタッチセンサ３では、第２通信部１５が送信する無線信号によるノイズの影響をより抑制するように、第１グランド電極３２における各貫通孔３２０の開口寸法Ｘ１（図５参照）が設定されている。開口寸法Ｘ１は、貫通孔３２０における開口の寸法の最大値である。本実施形態では、貫通孔３２０の開口形状は正方形である。したがって、開口寸法Ｘ１は、貫通孔３２０における開口の対角線の寸法である（図５参照）。

各貫通孔３２０の開口寸法Ｘ１は、第２通信部１５から送信された無線信号を各センサ電極３１が受けることを抑制するように設定されている。各貫通孔３２０の開口寸法Ｘ１は、第２通信部１５が送信する無線信号の周波数に基づいて設定される。具体的には、各貫通孔３２０の開口寸法Ｘ１は、第２通信部１５が送信する無線信号の波長の四分の一以下である。無線信号の波長は、下記の式（１）で表される。

λ＝ｃ÷ｆ×ｋ …（１）
式（１）において、λは無線信号の波長、ｃは光の速度［ｍ／ｓ］、ｆは無線信号の周波数［Ｈｚ］、ｋは基板３０の波長短縮率である。波長短縮率ｋは、下記の式（２）で表される。

ｋ＝１／√ε_ｒ …（２）
式（２）において、ε_ｒは、基板３０の比誘電率である。

例えば、無線信号の周波数ｆが１［ＧＨｚ］、基板３０の比誘電率が４である場合、波長λは、下記の式（３）で表される。

λ＝３×１０^８÷（１×１０^９）×１／√４
＝０．１５［ｍ］＝１５０［ｍｍ］ …（３）
各貫通孔３２０の開口寸法Ｘ１は、無線信号の波長λの四分の一以下が好ましく、波長λの八分の一以下がより好ましく、波長λの十分の一以下がさらに好ましい。開口寸法Ｘ１は、波長λの八分の一である場合、１８．７５［ｍｍ］となり、波長λの十分の一である場合、１５［ｍｍ］となる。

各貫通孔３２０の開口寸法Ｘ１が上記数値に形成されていることによって、第２通信部１５から送信された無線信号を各センサ電極３１が受けることを抑制し、センサ電極３１のノイズを抑制することができる。また、第１グランド電極３２は、センサ電極３１とスイッチ本体１（第２通信部１５）との間に形成されているので、センサ電極３１のノイズをより抑制することができる。

（変形例）
以下に、変形例について列記する。なお、以下に説明する変形例は、上記実施形態と適宜組み合わせて適用可能である。

（変形例１）
第１グランド電極３２の形状は、図４Ｂ、図５に示す形状に限らない。図６に示すように、第１グランド電極３２Ａは、各貫通孔３２０Ａにおける各辺が上下方向又は左右方向に沿った正方形に形成されていてもよい。

また、第１グランド電極３２の形状は、各貫通孔３２０の開口形状が正方形（四角形）である網状に限らない。図７に示すように、第１グランド電極３２Ｂは、各貫通孔３２０Ｂの開口形状が円形に形成されていてもよい。また、図８に示すように第１グランド電極３２Ｃは、各貫通孔３２０Ｃがスリット状に形成されていてもよい。図８に示す例では、貫通孔３２０Ｃの開口が、上下方向に対して傾斜した斜め方向に沿うように形成されている。

（変形例２）
上記実施形態では、第１グランド電極３２が複数の貫通孔３２０を含むように構成されていたが、これに限らない。図９Ａに示すように、各センサ電極３１Ｄが複数の貫通孔３１０Ｄを含むように構成されていてもよい。

図９Ａに示す例では、各センサ電極３１Ｄが網状に形成されており、複数の貫通孔３２０Ｄが複数の網目として形成されている。また、本変形例では、図９Ｂに示すように、第１グランド電極３２Ｄは、第３層Ｌ３において導電部材を形成可能な領域の一面にわたって形成されている。

本変形例は、網状に形成された複数のセンサ電極３１Ｄが基板３０の第１層Ｌ１に形成されている。つまり、各センサ電極３１Ｄは、基板３０の厚さ方向において、基板３０の第２層Ｌ２に形成された第１グランド電極３２Ｄと重なる領域に複数の貫通孔３２０Ｄが形成されている。したがって、第１グランド電極３２Ｄは、基板３０の厚さ方向において、一部がセンサ電極３１Ｄの複数の貫通孔３１０Ｄと重なる。これにより、本変形例のタッチセンサ３では、各センサ電極３１Ｄに複数の貫通孔３１０Ｄが形成されていない構成と比べて、各センサ電極３１Ｄと第１グランド電極３２Ｄとの間の寄生容量が小さくなる。これにより、タッチ操作の検知精度の向上を図ることができる。

本変形例では、第１グランド電極３２Ｄが第３層Ｌ３において導電部材を形成可能な領域の一面にわたって形成されている。これにより、各センサ電極３１Ｄが受けるノイズをより抑制することができる。

また、各センサ電極３１Ｄにおける各貫通孔３１０Ｄの開口面積は、ユーザがパネル２４の前面２４０（操作面）に対してタッチ操作を行う際における指とパネル２４との接触面積よりも小さいことが好ましい。

また、図９Ｂに示すように、第１グランド電極３２Ｄは、第３層Ｌ３において導電部材を形成可能な領域の一面にわたって形成されているが、これに限らない。基板３０の第３層Ｌ３において、網状に形成され複数の貫通孔３２０を有する第１グランド電極３２（図４Ｂ参照）が形成されていてもよい。つまり、タッチセンサ３は、各センサ電極３１Ｄと第１グランド電極３２との両方が網状に形成された構成であってもよい。

（その他の変形例）
上述した例では、基板３０の第１層Ｌ１に複数（１２個）のセンサ電極３１が形成されていたが、複数のセンサ電極３１の数は、１２個に限らず、他の個数であってもよい。また、センサ電極３１の数は、１つであってもよい。

センサ電極３１の外形は、矩形状に限らず、他の形状（例えば円形）であってもよい。また、複数のセンサ電極３１は、互いに同じ外形形状、同じ大きさに限らず、互いに異なる外形形状、大きさであってもよい。

上述した例では、第１グランド電極３２は、基板３０の厚さ方向において、複数のセンサ電極３１と重なる領域Ａ１（図４Ｂ参照）以外の領域にも複数の貫通孔３２０が形成されているが、この限りでない。第１グランド電極３２は、領域Ａ１以外の領域の一面にわたって導電部材が形成されていてもよい。

上述した例では、基板３０の厚さ方向において、１つの第１グランド電極３２に複数のセンサ電極３１が重なるように構成されていたが、この限りでない。基板３０の第２層Ｌ２に複数の第１グランド電極が形成され、基板３０の厚さ方向において、複数の第１グランド電極が複数のセンサ電極３１と重なるように構成されていてもよい。

上述した例では、基板３０は、四層の基板であったが、この限りでない。基板３０は、第１層Ｌ１及び第２層Ｌ２のみを有する両面基板であってもよいし、三層又は五層以上の基板であってもよい。

（まとめ）
第１態様に係るタッチセンサ（３）は、タッチ操作を検知する静電容量式のタッチセンサである。タッチセンサ（３）は、基板（３０）と、センサ電極（３１，３１Ｄ）と、グランド電極（第１グランド電極３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ）と、を備える。基板（３０）は、第１層（Ｌ１）及び第２層（Ｌ２）を有する。センサ電極（３１，３１Ｄ）は、第１層（Ｌ１）に形成されている。グランド電極（３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ）は、基板（３０）の厚さ方向において少なくとも一部がセンサ電極（３１，３１Ｄ）と重なるように第２層（Ｌ２）に形成されており、センサ電極（３１，３１Ｄ）との間に寄生容量が形成される。センサ電極（３１，３１Ｄ）とグランド電極（３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ）との少なくとも一方は、基板（３０）の厚さ方向においてセンサ電極（３１，３１Ｄ）とグランド電極（３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ）とが重なる領域（Ａ１）内に形成された複数の貫通孔（３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃ，３１０Ｄ）を含む。

この態様によれば、タッチ操作の検知感度、及び耐ノイズ性が向上するので、タッチ操作の検知精度の向上を図ることができる。

第２態様に係るタッチセンサ（３）では、第１態様において、センサ電極（３１）とグランド電極（３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ）とのうち、グランド電極（３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ）にのみ複数の貫通孔（３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃ）が形成されている。

この態様によれば、タッチ操作の検知感度、及び耐ノイズ性が向上するので、タッチ操作の検知精度の向上を図ることができる。

第３態様に係るタッチセンサ（３）では、第２態様において、基板（３０）は、第３層（Ｌ３）及び第４層（Ｌ４）を更に有する。第１層（Ｌ１）は、基板（３０）の第１表面（３０３）側の層である。第２層（Ｌ２）は、基板（３０）の内側の層であってグランド電極としての第１グランド電極（３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ）が形成されている。第３層（Ｌ３）は、第２層（Ｌ２）に対して第１層（Ｌ１）とは反対側に形成された基板（３０）の内側の層であって、第２グランド電極（３３）が形成されている。第４層（Ｌ４）は、第３層（Ｌ３）に対して第２層（Ｌ２）とは反対側に形成された基板（３０）の第２表面（３０４）側の層であって、タッチ操作を検知するための電子部品（検知部３４）が配置される。

この態様によれば、タッチ操作を検知するための電子部品で構成されるセンサ回路のノイズがセンサ電極（３１）に伝わるのを抑制することができる。

第４態様に係るタッチセンサ（３）では、第１態様において、センサ電極（３１Ｄ）とグランド電極（３２Ｄ）とのうち、センサ電極（３１Ｄ）にのみ複数の貫通孔（３１０）が形成されている。

この態様によれば、タッチ操作の検知感度、及び耐ノイズ性が向上するので、タッチ操作の検知精度の向上を図ることができる。

第５態様に係るタッチセンサ（３）では、第１～第４態様のいずれかにおいて、複数の貫通孔（３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃ，３１０Ｄ）は、基板（３０）の表面に沿った方向において規則的に並んで形成されている。

この態様によれば、基板（３０）の表面に沿った方向において、タッチ操作の検知感度の差を低減することができる。

第６態様に係るタッチセンサ（３）では、第１～第５態様のいずれかにおいて、センサ電極（３１，３１Ｄ）とグランド電極（３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ）との少なくとも一方は、網状に形成されており、複数の貫通孔（３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃ，３１０Ｄ）が複数の網目として形成されている。

この態様によれば、タッチ操作の検知感度、及び耐ノイズ性が向上するので、タッチ操作の検知精度の向上を図ることができる。

第７態様に係るタッチセンサ（３）では、第１～第６態様のいずれかにおいて、複数の貫通孔（３２０）の各々の開口寸法（Ｘ１）は、タッチ操作の検知結果に応じて送信される無線信号の波長（λ）の四分の一以下である。

この態様によれば、無線信号によってセンサ電極（３１，３１Ｄ）が受けるノイズを抑制することができる。

第８態様に係る配線器具（１０）は、第１～第７態様のいずれかのタッチセンサ（３）と、タッチセンサ（３）によるタッチ操作の検知結果に基づいて、負荷（４１）を制御する制御回路（１２）と、を備える。

この態様によれば、タッチセンサ（３）において、タッチ操作の検知感度、及び耐ノイズ性が向上するので、タッチ操作の検知精度の向上を図ることができる。

１０ 配線器具
１２ 制御回路
３ タッチセンサ
３０ 基板
３０３ 前面（第１表面）
３０４ 後面（第２表面）
３１，３１Ｄ センサ電極
３１０Ｄ 貫通孔
３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ 第１グランド電極（グランド電極）
３２０，３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃ 貫通孔
３３ 第２グランド電極
３４ 検知部（電子部品）
Ｌ１ 第１層
Ｌ２ 第２層
Ｌ３ 第３層
Ｌ４ 第４層
Ｘ１ 開口寸法
４１ 負荷

Claims (6)

1. タッチ操作を検知する静電容量式のタッチセンサであって、
   少なくとも１つの基材と、第１層と、第２層と、を含む基板を備え、
   前記第１層は、前記少なくとも１つの基材のうち一の基材の、第１面の上に設けられ、
   前記第２層は、前記一の基材の、前記第１面とは反対側の第２面の上に設けられ、
   前記タッチセンサは、
   前記第１層に形成されたセンサ電極と、
   前記基板の厚さ方向において少なくとも一部が前記センサ電極と重なるように前記第２層に形成されており、前記センサ電極との間に寄生容量が形成されるグランド電極と、を更に備え、
   前記センサ電極と前記グランド電極とのうち、前記グランド電極のみ、前記基板の厚さ方向において前記センサ電極と前記グランド電極とが重なる領域内に形成された複数の貫通孔を含み、
   前記グランド電極は、網状に形成されており、前記複数の貫通孔が複数の網目として形成されている、
   タッチセンサ。
2. タッチ操作を検知する静電容量式のタッチセンサであって、
   第１層及び第２層を有する基板と、
   前記第１層に形成されたセンサ電極と、
   前記基板の厚さ方向において少なくとも一部が前記センサ電極と重なるように前記第２層に形成されており、前記センサ電極との間に寄生容量が形成されるグランド電極と、を備え、
   前記センサ電極と前記グランド電極とのうち、前記グランド電極のみ、前記基板の厚さ方向において前記センサ電極と前記グランド電極とが重なる領域内に形成された複数の貫通孔を含み、
   前記基板は、第３層及び第４層を更に有し、
   前記第１層は、前記基板の第１表面側の層であり、
   前記第２層は、前記基板の内側の層であって前記グランド電極としての第１グランド電極が形成され、
   前記第３層は、前記第２層に対して前記第１層とは反対側に形成された前記基板の内側の層であって、第２グランド電極が形成され、
   前記第４層は、前記第３層に対して前記第２層とは反対側に形成された前記基板の第２表面側の層であって、前記タッチ操作を検知するための電子部品が配置される、
   タッチセンサ。
3. 前記グランド電極は、網状に形成されており、前記複数の貫通孔が複数の網目として形成されている、
   請求項２に記載のタッチセンサ。
4. 前記複数の貫通孔は、前記基板の表面に沿った方向において規則的に並んで形成されている、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のタッチセンサ。
5. 前記複数の貫通孔の各々の開口寸法は、前記タッチ操作の検知結果に応じて送信される無線信号の波長の四分の一以下である、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のタッチセンサ。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のタッチセンサと、
   前記タッチセンサによる前記タッチ操作の検知結果に基づいて、負荷を制御する制御回路と、を備える、
   配線器具。

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