KR101141452B1

KR101141452B1 - 정전 용량식 터치 센서 장치

Info

Publication number: KR101141452B1
Application number: KR1020107011341A
Authority: KR
Inventors: 카즈토 야마우치; 야스노리 무라야마; 사다히코 타나카; 케이타로 타키자와; 코우이치 야마노우에
Original assignee: 비스테온 재팬 가부시끼가이샤; 미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2012-07-12
Also published as: CN101878593A; US8654097B2; DE112008003793T5; CN101878593B; JP2009246907A; US20100328266A1; DE112008003793B4; JP5264249B2; KR20100085129A; RU2467474C2; RU2010140062A; WO2009122627A1

Abstract

정전 용량식 터치 센서 장치는, 적어도 2개 이상의 복수개 배설된 검출 전극(41)과, 검출 전극(41)에 소정의 임피던스 소자를 통하여 고주파 신호를 인가하는 하나의 고주파 전원(100)과, 검출 전극(41)과 해당 임피던스 소자를 접속하는 배선 수단(32)과, 검출 전극(41) 및 접속 패턴(32)을 포합(抱合)하는 실드 전극(38)과, 고주파 전원(100)과 동상, 동진폭이고, 실드 전극(38)에 실드 신호를 인가하는 하나의 실드 신호원(300)을 구비한다.

Description

정전 용량식 터치 센서 장치{CAPACITIVE TOUCH SENSOR}

본 발명은, 예를 들면 전자기기의 조작 입력용의 스위치 장치에 사용되는 터치 센서 장치에 관한 것이다.

종래, 예를 들면 자동차에 탑재되는 오디오 장치를 조작하기 위해, 인스톨먼트 패널에 있어서 운전석이나 조수석에 착좌하는 승차원이 조작하기 쉬운 위치에는, 스위치 패널 장치가 설치되어 있다. 이러한 스위치 패널 장치에는, 예를 들면 정전 용량식의 센서가 마련되는 것이 있다.

이런 종류의 스위치 패널 장치에서는, 패널부분에 있어서 조작자가 스위치 패널 장치를 조작할 때에 접촉하는 개소에, 검출 전극이 형성되어 있다. 검출 전극에는, 전원으로부터 출력되는 신호(전압)가 인가되어 있다. 또한 검출 전극은, 검출 회로에 접속되어 있다.

조작자가 검출 전극에 접촉하면, 검출 전극으로부터 조작자에게 미량의 전류가 흐른다. 이 때문에, 조작자가 검출 전극에 접촉한 경우라고 접촉하지 않은 경우에서는, 검출 전극보다 하류측의 전압치가 변화한다. 검출 회로는, 이 전압의 변화를 검출함에 의해, 스위치 패널 장치가 조작된 것을 검출한다.

검출 회로는 스위치 패널 장치의 패널부분의 외측에 배치되어 있고, 그 때문에, 패널부분에는, 검출 전극과 검출 회로를 전기적으로 접속하는 접속 패턴이 형성되어 있다.

그러나, 조작자가 패널부분 너머에 접속 패턴에 접촉하면, 접속 패턴으로부터 미량의 전류가 조작자에게 흐르고, 그 때문에, 접속 팬턴보다 하류의 전압치가 변화하여 버린다. 이 경우에도, 검출 회로는, 상기 전압치의 변화를 검출하여 버리고, 이 결과, 조작자가 검출 전극에 접촉하였다고 인식되어 버린다. 조작자가 접속 패턴에 접촉한 것에 기인하는 전압의 변화를 검출 회로가 검출하는 것은, 바람직하지 않다.

이 때문에, 패널부분에는, 조작자가 접속 패턴에 접촉하여도, 검출 회로에 의한 검출이 행하여지지 않도록 하기 위해, 접속 패턴을 덮는 실드 전극이 마련되어 있다. 조작자가 패널부분에서 접속 패턴이 배치되는 개소에 접촉한 경우라도, 실드 전극으로부터 조작자에게 전류가 흐르게 되고, 그 때문에, 접속 패턴으로부터 조작자에게 전류가 흐르는 것이 억제되게 된다.

이런 종류의 실드 방법에 있어서 종래 기술은, 실드 전극은 검출 전극과 검출 회로의 사이에서 분기되어 있다. 이런 종류의 기술이 일본 특개평11-268607호 공보에 개시되어 있다.

따라서 자동차의 조작 스위치와 같이, 다수의 조작 스위치를 형성하기 위해 복수의 검출 전극을 이용하는 경우에는, 해당 검출 전극과 한 쌍이 된 복수의 독립한 실드 전극과, 및 해당 실드 전극과 검출 전극의 사이에 복수의 독립한 회로 수단이 필요해진다. 그런데, 많은 조작 스위치를 마련한 경우에는 실드 전극의 배치가 곤란해질 뿐만 아니라, 해당 실드 전극에의 신호를 공급한 회로 수단의 비용이 증대한다.

또한, 일본 특개평11-268607호 공보에 개시되는 승차원 검지 시스템에서는, 실드 전극은 검출 전극과 검출 회로의 사이에서 분기되어 있기 때문에, 공중(空中)을 전파하는 전기적 노이즈가 검출 전극에 인가된 경우에는 실드 전극에 공급되는 신호도, 해당 노이즈와 같은 전기 신호가 되고, 이러한 전기적 노이즈에 대한 실드 효과가 저감한다.

즉, 검출 회로와 검출 전극을 접속하는 배선상에서는, 노이즈가 검출 전극에 인가된 것에 기인하여, 해당 배선에 작용하는 전압치가 변화한다. 이 때문에, 특허 문헌 1에 개시되는 바와 같이, 검출 회로와 검출 전극을 접속하는 배선으로부터 실드 전극이 분기되는 구조이면, 실드 전극에 인가되는 전압치는, 검출 전극에의 노이즈에 기인하는 전압 변화의 영향을 받는다.

이 결과, 실드 전극에 인가되는 전압치는, 외래 노이즈의 영향에 의해, 변화하는 것이 생각된다.

본 발명의 목적은, 다수의 조작 스위치를 구비한 터치 스위치 장치에서의 실드 전극의 구조를 간단하게 하고, 또한 실드 전극에 신호를 공급하는 회로 수단 수의 증대를 초래하는 일 없이, 또한 외부에어 오는 전기적 노이즈에 대한 실드 효과가 높은 정전 용량식 터치 센서 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 양태에 관한 정전 용량식 터치 센서 장치는, 검출 전극과, 해당 검출 전극과 검출 회로를 접속하는 배선 수단과 해당 검출 전극 및 배선 수단의 주위에 마련되는 실드 전극과, 해당 실드 전극에 전압을 인가하는 실드 신호원을 구비하고 있다. 또한, 상기 실드 신호원은, 상기 검출 전극에 대해 소정의 임피던스 소자를 통하여 전기적으로 접속되여 상기 검출 전극에 전압을 인가하는 고주파 신호원과 동일 진폭, 또한 동일 위상인 것으로 구성하였다.

도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 관한 회로 장치를 구비하는 패널 장치가 조립되는 인스톨먼트 패널을 도시하는 사시도.
도 2는 도 1중에 2점 쇄선으로 둘러싸이는 F2의 범위를 도시하는 개략도.
도 3은 도 2에 도시되는 F3-F3선에 따라 도시하는 패널 본체의 단면도.
도 4는 도 1중에 도시되는 F4에 의해 둘러싸이는 범위를 도시하는 개략도.
도 5는 도 1에 도시되는 회로 장치를 도시하는 회로도.
도 6은 도 5중에 도시된 하나의 신호 처리 회로와, 배선과, 실드 신호 생성 회로를 도시하는 회로도.

본 발명의 한 실시 형태에 관한 회로 장치를, 도 1 내지 6을 이용하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태의 정전 용량식 터치 센서 장치는, 한 예로서 스위치 패널 장치(10)에 마련되어 있다. 스위치 패널 장치(10)는, 예를 들면 자동차에 탑재되는 오디오 장치의 입력 조작을 행하는, 스위치 패널 장치이다.

도 1은, 스위치 패널 장치(10)가 조립되는 인스톨먼트 패널(20)을 도시하고 있다. 또한, 도 1중에는, 스위치 패널 장치(10)가 분해된 상태도 도시하고 있다. 스위치 패널 장치(10)는, 패널 본체(30)와, 고주파 전원(100)과, 회로 장치(200)를 구비하고 있다. 패널 본체(30)는, 스위치 패널 장치(10)의 외관 형상을 규정하고 있다. 패널 본체(30)는, 후에 상세히 설명된다.

패널 본체(30)에는, 터치 검출 전극(41)이 마련되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 터치 검출 전극(41)은, 승차원이 조작할 때에, 접촉하는 전극이다. 터치 검출 전극(41)은, 패널 본체(30)에 복수 형성되어 있다. 터치 검출 전극(41)은, 후술되는 회로 장치(200)가 전기적으로 접속된다.

도 2는, 도 1중에 2점 쇄선으로 둘러싸이는 범위(F2)를 확대하여 도시하는 평면도이다. 도 2는, 스위치 패널 장치(10)(패널 본체(30))을 외측에서 보고 있음과 함께, 스위치 패널 장치(10)에 형성되는 복수의 터치 검출 전극(41)중 하나의 터치 검출 전극(41)의 부근을 도시하고 있다.

또한, 패널 본체(30)에서의 터치 검출 전극(41)의 부근의 구조는, 전부 같아도 좋다. 이 때문에, 도 2에 도시하는, 하나의 터치 검출 전극(41) 부근의 구조를 이용하여, 스위치 패널 장치(10)의 구조를 설명한다.

도 3은, 도 2에 도시하는 F3-F3선에 따라 도시하는, 패널 본체(30)의 단면도이다. 도 3은, 패널 본체(30)에 있어서, 터치 검출 전극(41)의 부근을 단면(斷面)하여 도시하고 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 패널 본체(30)는, 터치 검출 전극(41)과, 패널부분(31)과, 의장층(36)과, 접속 패턴(32)과, 실드 전극(38)과, 절연층(34)을 구비하고 있다.

패널부분(31)은, 스위치 패널 장치(10)(패널 본체(30))의 외관 형상을 규정하고 있다. 패널부분(31)은, 수지 시트(35)에 의해 형성된다. 수지 시트(35)는, 예를 들면, 투명한 수지로 형성되어 있다.

터치 검출 전극(41)은, 패널부분(31)의 한쪽의 면(31a)상에 마련되어 있다. 조작자는, 패널부분(31)을 통하여(패널부분(31)의 위로부터) 터치 검출 전극(41)에 접촉한다. 조작자는, 면(31a)과 반대측의 면인 다른쪽의 면(31b)측에서 접촉한다. 면(31b)은, 차실측으로 노출하는 면이다.

의장층(36)은, 패널부분(31)의 한쪽의 면(31a)상에 적층되어 있고, 패널 본체(30)의 색이나 모양 등을 규정하고 있다. 패널부분(31)을 통하여 의장층(36)을 봄으로써, 패널 본체(30)의 색이나 모양이 인식된다. 의장층(36)은, 예를 들면, 해당 의장층(36)을 형성하는 잉크 등이 인쇄됨에 의해, 형성된다. 수지 시트(35)에 있어서 터치 검출 전극(41)을 포함하는 터치 검출 전극(41)의 부근의 범위에는, 의장층(36)은 적층되어 있지 않다.

접속 패턴(32)은, 패널부분(31)의 한쪽의 면(31a)측에 형성되어 있다. 접속 패턴(32)은, 터치 검출 전극(41)과 전기적으로 접속되어 있고, 터치 검출 전극(41)과 후술되는 회로 장치(200)를 전기적으로 접속하기 위해 마련되어 있다. 접속 패턴(32)은, 전기를 통하는 성질을 갖고 있다. 접속 패턴(32)은, 예를 들면, 전기를 통하는 성질을 갖는 잉크가 인쇄됨에 의해, 형성된다.

또한, 본 발명에 있어서, 면(31a)측이란, 패널부분(31)을 경계로, 면(31a)가 있는 측을 가리킨다. 이 때문에, 면(31a)측에 마련된다는 것은, 면(31a)에 마련되는 경우와, 면(31a)에는 형성되지 않지만, 패널부분(31)을 경계로 면(31a)이 있는측에 마련되는 경우를 포함하는 개념이다. 이 때문에, 접속 패턴(32)은, 실제로는, 후술되는 절연층(34)상에 마련되어 있고, 면(31a)에 형성되어 있지 않지만, 면(31a)측에 형성되어 있는 것이 된다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 패널 본체(30)의 외측에 회로 장치(200)가 배치되기 때문에, 접속 패턴(32)은, 패널부분(31)의 예를 들면 언저리(緣)(31c)까지 늘어나 있고, 제 1의 배선(37a)에 전기적으로 접속되어 있다. 도 4는, 도 1중에 도시되는 F4에 의해 둘러싸이는 범위를 개략적으로 도시하고 있다. 도 4는, 패널부분(31)의 언저리(31c)의 부근을 도시하고 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 접속 패턴(32)은, 언저리(31c)까지 늘어나 있다.

도 1, 4에 도시하는 바와 같이, 접속 패턴(32)은, 언저리(31c)로부터 1조(組)의 배선(37a)에 의해, 회로 장치(200)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 때문에, 터치 검출 전극(41)은, 접속 패턴(32)과 제 1의 배선(37a)을 통하여, 회로 장치(200)에 전기적으로 접속된다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 실드 전극(38)은, 접속 패턴(32)과 의장층(36)의 사이에 배치되어 있고, 의장층(36)상에 적층되어 있다. 실드 전극(38)은, 접속 패턴(32)을 덮는 면적을 갖고 있다. 실드 전극(38)은, 전기를 통하는 성질을 갖고 있다.

실드 전극(38)은, 후술되는 회로 장치(200)에 전기적으로 접속되어 있고, 해당 회로 장치(200)로부터, 터치 검출 전극(41)에 인가되는 전압과 동 진폭 동 위상의 전압이 인가되어 있다.

이에 의해, 조작자가, 패널부분(31)의 면(31b)측에서 패널부분(31)에서 접속 패턴(32)이 배치되는 부분에 접촉한 경우라도, 실드 전극(38)으로부터 조작자에게 전류가 유출되고, 그 때문에, 접속 패턴(32)으로부터 조작자에게 전류가 유출되는 것이 억제된다.

이 때문에, 패널부분(31)에 있어서 접속 패턴(32)이 형성되는 범위에는, 실드 전극(38)이 형성됨과 함께, 접속 패턴(32)과 실드 전극(38)이 서로 대향 배치되어 있다. 실드 전극(38)은, 예를 들면 전기를 통하는 성질을 갖는 잉크가 인쇄됨에 의해 형성된다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 실드 전극(38)은, 터치 검출 전극(41) 및 터치 검출 전극(41)의 부근에 형성되어 있지 않고, 그 때문에, 실드 전극(38)과 터치 검출 전극(41)은 서로 전기적으로 접속되어 있지 않다.

이것은, 상기한 바와 같이 실드 전극(38)을 형성하는 경우의 형성 오차나, 패널 본체(30)를 형성할(예를 들면 부형(賦形)하는 경우) 때의 형성 오차를 고려하여, 실드 전극(38)과 터치 검출 전극(41)이 전기적으로 접속되는 것을 방지하기 위해서이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 회로 장치(200)는, 패널 본체(30)의 외측에 배치되어 있다. 이 때문에, 도 4에 도시하는 바와 같이, 실드 전극(38)은, 패널부분(31)의 언저리(31c)까지 늘어나 있고, 제 2의 배선(37b)과 전기적으로 접속되어 있다. 제 2의 배선(37b)은, 회로 장치(200)에 전기적으로 접속되어 있다. 실드 전극(38)은, 제 2의 배선(37b)을 통하여 회로 장치(200)에 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 접속 패턴(32)은, 하나의 터치 검출 전극(41)에 대해 하나 마련되어 있고, 그 때문에, 스위치 패널 장치(10)는, 복수의 접속 패턴(32)을 구비하고 있다. 각 접속 패턴(32)은, 서로 전기적으로 접속되어 있지 않다. 각 접속 패턴(32)에 마련되는 실드 전극(38)은, 언저리(31c)의 부근에서 하나로 통합되어 있다. 도면중에서는, 한 예로서 접속 패턴(32)이 2개 마련되어 있는 경우를 나타내고 있지만, 접속 패턴(32)이 3개나 4개의 복수 마련되는 경우라도 마찬가지이다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 절연층(34)은, 접속 패턴(32)과 실드 전극(38)의 사이에 마련되어 있다. 구체적으로는, 실드 전극(38)상에 절연층(34)이 적층되고, 절연층(34)상에 접속 패턴(32)이 적층되어 있다.

절연층(34)은, 실드 전극(38)과 접속 패턴(32)층이 서로 절연되도록(서로 전기적으로 접속되지 않도록) 형성되어 있다. 절연층(34)은, 5MΩ 이상인 것이 바람직하다. 절연층(34)은, 터치 검출 전극(41)과 터치 검출 전극(41)의 부근에는 형성되어 있지 않다. 절연층(34)은, 예를 들면, 절연성을 갖는 잉크를 인쇄함에 의해, 형성된다.

상기한 바와 같이 형성되는 패널 본체(30)에서는, 패널부분(31)의 한쪽의 면(31a)에 의장층(36)이 적층됨과 함께, 터치 검출 전극(41)이 형성된다. 의장층(36)상에 실드 전극(38)이 적층된다. 실드 전극(38)상에 절연층(34)이 적층된다. 절연층(34)상에 접속 패턴(32)이 적층된다.

다음에, 회로 장치(200)에 관해 설명한다. 도 5는, 회로 장치(200)를 도시하는 회로도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 회로 장치(200)는, 터치 검출 전극(41)과 실드 전극(38)에 전압을 인가하는 고주파 전원(100)과, 터치 검출 전극(41)과 실드 전극(38)의 사이에 개장되어 있다. 회로 장치(200)는, 도면중 2점 쇄선으로 도시하는 바와 같이, 신호 처리 회로와, 배선(220)과, 실드 신호 생성 회로(300)를 구비하고 있다.

신호 처리 회로는, 하나의 터치 검출 전극(41)에 대해 하나씩 사용되고 있다. 이 때문에, 도 5에서는, 한 예로서, 회로 장치(200)가, 2개의 신호 처리 회로(210a, 210b)를 구비하고 있는 상태를 나타내고 있다. 각 신호 처리 회로(210a, 210b)의 구조는, 개략 같아도 좋기 때문에, 한쪽의 신호 처리 회로(210a)를 대표하여 설명한다. 또한, 도 2중에서는, 신호 처리 회로(210a, 210b)중, 신호 처리 회로(210a)가 대표하여 도시되어 있다.

도 6은, 설명을 위해, 도 5중에 사용된 1개의 신호 처리 회로(210a)와, 배선(220)과, 실드 신호 생성 회로(300)를 도시하는 회로도이다. 도 6중에 2점 쇄선에 도시하는 바와 같이, 신호 처리 회로(210a)는, 검출 회로(230)와, 증폭 회로(240)와, 검파 회로(250)를 구비하고 있다. 고주파 전원(100)으로부터 출력되는 방형파(方形波) 신호(전압)는, 검출 회로(230)을 통과하고, 계속해서, 증폭 회로(240)을 통과하여 증폭되고, 계속해서, 검파 회로(250)을 통과하여 직류로 변환된다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 검파 회로(250)는, 제어 장치(400)에 접속되어 있고, 검파 회로(250)를 통과한 신호가 제어 장치(400)에 입력된다.

제어 장치(400)는, 신호 처리 회로(210a, 210b)를 통과한 신호를 검출함에 의해, 터치 검출 전극(41)이 조작(접촉한 것)을 검출한다. 제어 장치(400)는, 오디오 장치에 접속되어 있고, 상기 검출을 행하면, 오디오 장치의 동작을 제어한다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 검출 회로(230)는, 배선(220)을 통하여, 고주파 전원(100)과 접속되어 있다. 검출 회로(230)는, 제 1의 인버터(231)와, 제 1의 저항기(232)와, 제 2의 저항기(233)와, 제 3의 저항기(234)를 갖고 있다.

제 1의 인버터(231)와 제 1의 저항기(232)와 제 2의 저항기(233)는, 서로 직렬로 접속되어 있다. 제 1의 인버터(231)와 제 1의 저항기(232)와 제 2의 저항기(233)의 직렬 회로는, 제 3의 저항기(234)에 병렬로 접속되어 있다. 제 1의 인버터(231)는, 예를 들면 HCU04형이다.

제 1의 저항기(232)의 저항치(R1)와, 제 2의 저항기(233)의 저항치(R2)와, 제 3의 저항기(234)의 저항치(R3)의 관계는, R1+R2=R3이 된다.

검출 회로(230)에 있어서, 제 1의 저항기(232)의 하류측으로서 제 2의 저항기(233)의

상류측이 접속 패턴(32)과 전기적으로 접속되어 있다.

증폭 회로(240)는, 제 1의 콘덴서(241)와, 제 2의 인버터(242)와, 제 2의 콘덴서(243)와, 제 4의 저항기(244)를 구비하고 있다. 제 1의 콘덴서(241)와 제 2의 인버터(242)와 제 2의 콘덴서(243)는 직렬로 접속되어 있다. 제 4의 저항기(244)는, 제 2의 인버터(242)에 대해 병렬로 접속되어 있다.

검파 회로(250)는, 제 1, 2의 정류기(251, 252)와, 제 3의 콘덴서(253)와, 제 5의 저항기(254)를 구비하고 있다. 제 1의 정류기(251)는, 제 2의 콘덴서(243)와 직렬로 접속되어 있다. 제 2의 정류기(252)는, 제 2의 콘덴서(243)의 하류측으로서 제 1의 정류기(251)의 상류측에 일단이 접속되고, 타단은 그라운드에 접속되어 있다. 제 3의 콘덴서(253)와 제 5의 저항기(254)는, 제 1의 정류기(251)보다 하류측에 일단이 접속됨과 함께, 타단이 그라운드에 접속되어 있다.

제어 장치(400)는, 신호의 변화(전압)의 변화를 검출하면, 터치 검출 전극(41)이 조작된(패널부(31) 너머에 접촉된) 것을 검출한다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 또한쪽의 신호 처리 회로(210b)도 개략 같은 구조를 갖고 있다. 신호 처리 회로(210a)의 검출 회로(230)의 제 1의 인버터(231)는, 다른쪽의 신호 처리 회로(210b)에서도 공통으로 사용된다. 또한, 신호 처리 회로가 3개 이상 사용되는 경우라도, 제 1의 인버터(231)는, 공통으로 사용된다.

배선(220)은, 고주파 전원(100)과 신호 처리 회로(210a, 210b)(검출 회로(230))를 접속하고 있다.

도 5, 6에 도시하는 바와 같이, 실드 신호 생성 회로(300)은, 배선(220)에 있어서, 신호 처리 회로(210a, 210b)(검출 회로(230))보다도 상류측에 접속되어 있다. 실드 신호 생성 회로(300)는, 제 3의 인버터(301)와, 제 6의 저항기(302)와, 제 7의 저항기(303)와, 제 4의 인버터(304)와, 제 8의 저항기(305)를 구비하고 있다.

제 3의 인버터(301)는, 배선(220)중에 있어서, 검출 회로(230)보다도 상류측에 조립되어 있다. 제 3의 인버터(301)는, 예를 들면 HCU04형이다.

제 6의 저항기(302)와 제 7의 저항기(303)는, 직렬로 접속되어 있고 직렬 회로를 형성하고 있다. 제 6, 7의 저항기(302, 307)의 직렬 회로는, 배선(220)에, 제 3의 인버터(301)에 대해 병렬로 접속되어 있다. 제 6의 저항기(302)는, 제 3의 인버터(301)의 하류측으로서 검출 회로(230)의 상류측에 접속되어 있다. 제 7의 저항기(303)는, 제 3의 인버터(301)의 상류측에 접속되어 있다.

제 6의 저항기(302)의 저항치(R6)와, 제 7의 저항기(303)의 저항치(R7)의 관계는, R6대R7은, R1대R2+R3이 된다. 즉, R6:R7=R1:R2+R3이 된다.

제 4의 인버터(304)는, 일단이 제 6, 7의 저항기(302, 303)의 사이에 접속됨과 함께, 타단이 제 2의 배선(37b)을 통하여 실드 전극(38)에 전기적으로 접속되어 있다. 제 4의 인버터(304)는, 예를 들면 HCU04형이다. 제 8의 저항기(305)는, 제 4의 인버터(304)에 병렬로 접속되어 있다.

제 8의 저항기(305)의 저항치(R8)와 제 6의 저항기(302)의 저항치(R6)와 제 7의 저항기(R303)의 저항치(R7)의 관계는, R8=R6//R7(//는 병렬 저항치를 나타낸다)이 된다.

다음에, 회로 장치(200)의 동작을 설명한다. 우선, 신호 처리 회로(210a, 210b)의 동작을 설명한다. 고주파 전원(100)으로부터 인가되는 방형파 신호는, 배선(220)을 통과하여 신호 처리 회로(210a, 210b)에 인가된다. 도중(途中)에, 배선(220)중에 배치되는 제 3의 인버터(301)에 의해, 방형파 신호는, 반전된다. 반전된 방형파 신호는, 제 1의 인버터(231)와 제 3의 저항기(234)에 인가된다.

제 1의 인버터(231)에 인가된 방형파 신호는, 제 1의 인버터(231)에 의해, 또한 반전된다. 제 1의 인버터(231)를 통과한 방형파 신호는, 고주파 전원(100)으로부터 출력된 상태와 같게 된다.

계속해서, 제 1의 인버터(231)를 통과한 방형파 신호는, 제 1의 저항기(232)를 통과한다. 이 때, 방형파 신호는 감소하고, 그 때문에, 진폭이 작아진다. 제 1의 인버터(231)를 통과한 방형파 신호는, 터치 검출 전극(41)에 인가됨과 함께, 제 2의 저항기(233)를 통과한다. 방형파 신호는, 제 2의 저항기(233)를 통과함에 의해, 감소하고, 그 때문에, 진폭이 더욱 작아진다.

한편, 제 3의 저항기(234)에 인가된 방형파 신호는, 제 3의 저항기(234)를 통과함에 의해, 감소하고, 그 때문에, 진폭이 작아진다.

제 2, 3의 저항기(233, 234)를 통과한 각 방형파 신호는, 크로스점(P1)(제 2, 3의 저항기(233, 234)의 하류의 합류 지점)에서 합성된다.

상기한 바와 같이, 제 1의 저항기(232)의 저항치(R1)+제 2의 저항기(233)의 저항치(R2)=제 3의 저항기(234)의 저항치(R3)임에 의해, 제 1, 2의 저항기(232, 233)을 통과한 방형파 신호와, 제 3의 저항기(234)를 통과한 방형파 신호와는, 진폭은 같다. 그러나, 제 1, 2의 저항기(232, 233)을 통과한 방형파 신호는, 제 1의 인버터(231)을 통과하고 있음에 의해, 제 3의 저항기(234)를 통과한 방형파 신호에 대해 반전하고 있다.

이 때문에, 크로스점(P1)에서 합성된 신호는, 평탄하게 된다. 크로스점(P1)에서 합성된 신호는, 증폭 회로(240)과 검파 회로(250)을 통과하여, 제어 장치(400)에 도달한다.

조작자가 터치 검출 전극(41)에 패널부분(31)을 통하여 접촉하면, 터치 검출 전극(41)으로부터 조작자에게 미량의 전류가 흐른다. 이에 의해, 접촉된 터치 검출 전극(41)이 접속되는 쪽의 신호 처리 회로의 제 2의 저항기(233)을 통과하는 방형파 신호의 진폭은, 조작자가 터치 검출 전극(41)에 접촉하지 않은 경우와 비하여, 더욱, 작아진다.

제 2의 저항기(233)을 통과한 방형파 신호의 진폭이 더욱 작아짐에 의해, 크로스점(P1)에서 합성되는 방형파 신호는, 평탄하게 되지 않는다. 제어 장치(400)은, 이것을 검출함에 의해, 조작자가 터치 검출 전극(41)에 접촉한 것을 검출한다.

계속해서, 실드 신호 생성 회로(300)의 동작의 설명을 한다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 제 7의 저항기(303)을 통과한 방형파 신호와, 제 3의 인버터(301)와 제 6의 저항기(302)를 통과한 방형파 신호가, 크로스점(P2)(제 6, 7의 저항기(302, 303)의 하류측)로 합성된다.

제 6의 저항기(302)를 통과한 방형파 신호는, 제 3의 인버터(301)를 통과함에 의해, 제 7의 저항기(303)를 통과한 방형파에 대해 반전하고 있다.

또한, 상기한 바와 같이, R6:R7=R1:R2+R3이기 때문에, 크로스점(P2)에서 합성된 신호는, 터치 검출 전극(41)에 인가된 신호와 같은 진폭을 갖음과 함께 터치 검출 전극(41)에 인가된 신호에 대해 반전한 신호가 된다.

제 8의 저항기(305)의 저항치(R8)는, R8=R6//R7(//는 병렬 저항치를 나타낸다)로 하였기 때문에 제 4의 인버터(304) 및 제 8의 저항기(305), 제 6의 저항기(302) 및 제 7의 저항기(303)는 게인 1의 반전 증폭 회로를 형성한다.

따라서 크로스점(P2)을 통과한 방형파 신호는, 제 4의 인버터(304)를 통과함에 의해 반전되지만 진폭은 크로스점(P2)과 같다.

그 때문에, 제 4의 인버터(304)를 통과한 신호는, 상기 터치 검출 전극(41)에 인가되는 신호와 동전위 동위상이 된다. 실드 신호 생성 회로(300)에서 생성된 신호는, 제 2의 배선(37b)를 통하여 실드 전극(38)에 인가된다.

이와 같이 구성되는 회로 장치(200)에서는, 조작자가 터치 검출 전극(41)에 접촉한 것에 기인하는 신호의 변화는, 터치 검출 전극(41)보다도 하류측에 영향을 준다. 구체적으로는, 제 2의 저항기(233)에 인가되는 방형파 신호가 감소되고, 그 때문에, 방형파 신호의 진폭이 작아진다.

이와 같이, 터치 검출 전극(41)에 접촉한 것에 기인하는 신호의 변화는, 검출 회로(230)와, 검출 회로(230)보다 하류측에 영향을 준다. 회로 장치(200)에서는, 실드 신호 생성 회로(300)는, 검출 회로(230)보다도 상류측에 배치되어 있다.

이 때문에, 터치 검출 전극(41)에 접촉한 것에 기인하는 신호의 변화는 실드 신호 생성 회로(300)에 영향을 주는 일이 없다. 그 때문에, 공간을 전파하는 고주파 노이즈 등이 터치 검출 전극(41)에 인가된 경우라도, 실드 전극(38)에 인가되는 신호(전압)는 변화하지 않는다.

이 결과, 외래 노이즈에 대한 실드 효과의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 복수의 터치 검출 전극(41)을 구성하는 경우에도 실드 전극(38) 및 실드 신호 생성 회로(300)의 회로 수는 하나면 좋다. 따라서, 간단한 구조로 실드 배선을 부설하는 것이 가능하고, 또한 실드 신호 생성 회로의 비용 상승을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 고주파 전원(100)은, 방형파 신호를 출력한다고 하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 정현파 신호라도 좋다. 요컨대, 크로스점(P1)에서 합성파를 형성할 때에, 해당 합성파가 평탄하게 되는 신호이라면 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는, 회로 장치(200)는, 오디오 장치 등의 스위치 패널 장치에 사용되었지만, 이것으로 한정되지 않는다. 다른 장치에 사용되어도 좋다.

또한, 본 발명은, 상술한 실시의 형태 그대로로 한정되는 것이 아니라, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상술한 실시의 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해 여러가지의 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상술한 실시의 형태에 도시되는 전 구성 요소로부터 몇가지의 구성 요소를 삭제하여도 좋다. 또한, 다른 실시의 형태에 걸치는 구성 요소를 적절 조합하여도 좋다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명에서는, 복수의 검출 전극을 구비한 터치 센서 장치에 있어서, 하나의 실드 신호원과 1회로의 실드 전극으로 실드 기능을 형성할 수 있고, 또한 외래 전기 노이즈에 대해 실드 효과가 높은 정전 용량식 터치 센서 장치를 제공할 수 있다.

Claims

조작자의 터치 조작에 응동하여 정전 용량치가 변화하는 검출 전극과,
상기 검출 전극에 대해 소정의 임피던스 소자를 포함하는 검출 회로를 통하여 고주파 신호를 인가하는 고주파 신호원과,
상기 검출 전극과 상기 검출 회로를 접속하는 배선 수단과,
상기 검출 전극 및 상기 배선 수단을 포합(抱合)하도록 근접하여 배치되는 실드 수단과,
상기 실드 수단에 실드 신호를 인가하는 실드 신호원을 구비하고,
상기 검출 전극은, 적어도 2개 이상의 복수개 배설되고,
상기 고주파 신호원은, 하나 마련되고,
상기 실드 신호원은, 상기 검출 회로보다도 상류에 하나 배치되고, 상기 고주파 신호원으로부터 출력되는 신호를, 상기 임피던스 소자를 통하여 상기 검출 전극에 공급되는 것과 같은 비율로 감쇄함과 함께 상기 검출 전극에 공급되는 상기 고주파 신호와 동위상으로 함에 의해 상기 실드 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 정전 용량식 터치 센서 장치.
제 1항에 있어서,
상기 실드 신호원은 출력 버퍼회로 수단을 구비하고, 상기 검출 전극과 접속한 상기 임피던스 소자의 임피던스 값보다도, 해당 실드 신호원의 출력 임피던스 값이 작아지도록 구성한 것을 특징으로 하는 정전 용량식 터치 센서 장치.
제 2항에 있어서,
상기 고주파 신호원은 C-MOS 인버터 소자에 의해 생성되는 구형파 신호이고, 상기 임피던스 소자는 저항기이고, 상기 출력 버퍼회로 수단은 C-MOS 인버터 소자인 것을 특징으로 하는 정전 용량식 터치 센서 장치.