特許 6133732 入力装置及びその検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6133732

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】入力装置及びその検出方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20170515BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20170515BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 470

   G06F3/041 580

   G06F3/041 620

   G06F3/044 124

   G06F3/044 128

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-183267(P2013-183267)

(22)【出願日】2013年9月4日

(65)【公開番号】特開2015-49848(P2015-49848A)

(43)【公開日】2015年3月16日

【審査請求日】2016年2月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプス電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(72)【発明者】

【氏名】橋田 淳二

(72)【発明者】

【氏名】松田 厚志

(72)【発明者】

【氏名】舛本 好史

(72)【発明者】

【氏名】北野 定雄

(72)【発明者】

【氏名】澤田 融

【審査官】 加内 慎也

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５３３１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２８５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２８７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００９２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２７８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１８７６７０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

Ｇ０６Ｆ ３／０４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、前記基材の入力領域に設けられた複数の電極と、前記電極に接続されて前記入力領域および前記入力領域を取り囲む非入力領域に延在する引出配線と、前記基材の入力操作側に配置されたシールド層とを有し、
前記シールド層は、前記入力領域および前記非入力領域において前記引出配線と重なり、前記電極が形成された位置には開口部を有し、前記電極のそれぞれの面積よりも大きい面積を有して設けられており、
前記電極により静電容量を検出する第１の検出手段と、前記シールド層により静電容量を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段と前記第２の検出手段とを切り替える切り替え手段とを有し、前記第１の検出手段により静電容量を検出する際に、前記シールド層が接地され、又は定電圧に設定され、前記第２の検出手段により静電容量を検出する際に、前記シールド層が検出回路に接続されることを特徴とする入力装置。

【請求項2】

前記切り替え手段は、前記第１の検出手段と前記第２の検出手段とを所定の時間で交互に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。

【請求項3】

前記第２の検出手段において、前記シールド層及び前記電極により静電容量を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の入力装置。

【請求項4】

前記シールド層は、電気的に分離された複数のシールド部を有して構成され、
前記第２の検出手段において前記複数のシールド部のそれぞれによって静電容量を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の入力装置。

【請求項5】

基材と、前記基材の入力領域に設けられた複数の電極と、前記電極に接続されて前記入力領域および前記入力領域を取り囲む非入力領域に延在する引出配線と、前記基材の入力操作側に配置され、前記入力領域および前記非入力領域において前記引出配線と重なり、前記電極が形成された位置には開口部を有し、前記電極のそれぞれの面積よりも大きい面積を有するシールド層とを有する入力装置の検出方法であって、
前記シールド層を接地し、又は定電圧電源に設定して、複数の前記電極により静電容量を検出する第１の検出方法と、
前記シールド層を検出回路に接続して、前記シールド層により静電容量を検出する第２の検出方法と、を有し、
前記第１の検出方法と前記第２の検出方法とを切り替えることを特徴とする入力装置の検出方法。

【請求項6】

前記第１の検出方法と前記第２の検出方法とを所定の時間で交互に切り替えることを特徴とする請求項５に記載の入力装置の検出方法。

【請求項7】

前記第２の検出方法において、前記シールド層及び前記電極により静電容量を検出することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の入力装置の検出方法。

【請求項8】

前記シールド層は、電気的に分離された複数のシールド部を有して構成され、
前記第２の検出方法において前記複数のシールド部のそれぞれにより静電容量を検出することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の入力装置の検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入力装置及びその検出方法に関し、被検出体が入力装置に触れている位置を検出し、または、入力装置に接触せずに近づいたことを検出可能な入力装置及びその検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スマートフォン、携帯電話機、パーソナルコンピュータ等の電子機器では、表示部に透光型の入力装置が配置されている。このような入力装置として、指などの被検出体を入力装置に接触、または接触させずに近づけたときの静電容量変化によって入力位置を検出する、静電容量型の入力装置が知られている。このような入力装置において、多様な入力操作を実現するために、直接被検出体を接触させて入力操作を行うほか、被検出体を接触させずに離れた状態における接近を検出可能とすることが要求されている。

【0003】

特許文献１には、シールド層を設けて外部から侵入する電磁ノイズの影響を受けにくくした入力装置が開示されている。図１２は、特許文献１に記載されている第１の従来例の入力装置について部分拡大断面図を示す。第１の従来例の入力装置１１０において、操作者の指などの被検出体を入力装置１１０の入力領域１１５に接触させ、または、接触させずに近づけたときに、第１の電極１３１と第２の電極（図１２では省略して示す）との間の静電容量が変化して、これに基づいて入力位置情報を検出することができる。

【0004】

検出された入力位置情報は、引出配線１３６を通して外部回路（図示しない）へと伝達されるため、外部から電磁波ノイズが侵入して引出配線１３６に重畳すると、入力位置情報と混同して誤検出や誤動作が発生する。図１２に示すように、第１の従来例の入力装置１１０では、シールド層１５０が引出配線１３６と重なって入力操作側に配置されている。シールド層１５０により、入力操作側の外部から侵入する電磁波ノイズを遮蔽することができ、検出感度の低下や誤検出を防止することができる。又、指が近づいたときの引出配線での容量変化を起こさないように防止できる。したがって、第１の従来例の入力装置１１０において、被検出体が近づいたことによる静電容量変化を感度良く検出可能であり、被検出体が近づいたときの検出可能距離を大きくすることが可能である。

【0005】

また、特許文献２には、被検出体の近接を検出することが可能な検出可能距離を伸ばすと同時に、近接座標の位置分解能を高めることができる入力装置が記載されている。図１３には、特許文献２に記載されている第２の従来例の入力装置を示す。

【0006】

図１３に示すように第２の従来例の入力装置２１０は、基材２０１に設けられた複数の電極２０２ａ〜２０２ｄと、検出電極結合回路２０５と、静電容量検出回路２０６と、制御回路２０４とを有して構成される。第２の従来例の入力装置２１０によれば、複数の電極２０２ａ〜２０２ｄ同士の結合または分離をするための電極結合分離手段が、複数の電極２０２ａ〜２０２ｄのそれぞれに設けられており、検出電極結合回路２０５は電極結合分離手段から構成される。遠い位置に存在する被検出体を検出する場合、複数の電極２０２ａ〜２０２ｄを電気的に結合して、複数の電極２０２ａ〜２０２ｄの合計の静電容量を検出する。また、近い位置に存在する被検出体を検出する場合、複数の電極２０２ａ〜２０２ｄを電気的に分離して、複数の電極２０２ａ〜２０２ｄのそれぞれの静電容量を検出する。このように、複数の電極２０２ａ〜２０２ｄを分離・結合することにより、検出可能距離を伸ばすと同時に近接座標の位置分解能を高めることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１１−２８５３５号公報

【特許文献2】特開２００８−１５３０２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、図１２に示す第１の従来例の入力装置１１０において、静電容量変化の閾値を小さくして検出可能距離をより大きくした場合、外部から侵入する電磁ノイズを検出し易くなってしまい誤検出が発生し易くなる。よって、大きな検出可能距離を実現することが困難である。

【0009】

また、図１３に示す第２の従来例の入力装置２１０は、複数の電極２０２ａ〜２０２ｄのそれぞれについて、結合または分離をするための電極結合分離手段を設ける必要があり、かつ、その全てを適切に制御する必要がある。そのため、複数の電極がさらに多く設けられている場合には、検出電極結合回路２０５及び静電容量検出回路２０６の回路構成の規模が大きくなり、また複数の電極２０２ａ〜２０２ｄの切り替え制御に複雑な制御が必要となる。よって、複数の電極が多数（例えば数１０から数１００以上）設けられている携帯電話機、スマートフォン、タブレットＰＣ等に適用することは困難である。

【0010】

本発明は、上記課題を解決して、誤検出を防止して入力位置を検出すると共に、簡便な構成により検出可能距離を大きくすることができる入力装置及びその検出方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の入力装置は、基材と、前記基材の入力領域に設けられた複数の電極と、前記電極に接続されて前記入力領域および前記入力領域を取り囲む非入力領域に延在する引出配線と、前記基材の入力操作側に配置されたシールド層とを有し、前記シールド層は、前記入力領域および前記非入力領域において前記引出配線と重なり、前記電極が形成された位置には開口部を有し、前記電極のそれぞれの面積よりも大きい面積を有して設けられており、前記電極により静電容量を検出する第１の検出手段と、前記シールド層により静電容量を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段と前記第２の検出手段とを切り替える切り替え手段とを有し、前記第１の検出手段により静電容量を検出する際に、前記シールド層が接地され、又は定電圧に設定され、前記第２の検出手段により静電容量を検出する際に、前記シールド層が検出回路に接続されることを特徴とする。

【0012】

これによれば、被検出体が入力装置に接触または接触せずに近づいた際には、第１の検出手段により、複数の電極で検出された静電容量から被検出体の入力位置を検出可能である。このとき、外部から侵入する電磁ノイズはシールド層により遮蔽されるため、誤検出が抑制される。また、被検出体が入力装置から離れている場合には、第２の検出手段により、大きい面積を有するシールド層を静電容量検出用の電極として用いて、被検出体の接近を検出することができる。そして第１の検出手段と第２の検出手段とを切り替え手段により切り替えることで、被検出体の入力位置の検出と、被検出体の接近の検出とが可能となる。

【0013】

よって、大きな面積を有するシールド層を用いて検出可能距離を大きくすることができ、また、１つの切り替え手段により第１の検出手段と第２の検出手段とを切り替えるのみで制御可能であるため複雑な制御が不要である。したがって、誤検出を防止して入力位置を検出すると共に、簡便な構成により検出可能距離を大きくすることができる。

【0014】

本発明の入力装置において、前記切り替え手段は、前記第１の検出手段と前記第２の検出手段とを所定の時間で交互に切り替えることが好ましい。これによれば、被検出体が入力装置に接触または接近した際の入力位置、及び被検出体が入力装置から離れている場合の被検出体の接近について、時分割することにより簡便な制御方法により検出することができる。

【0016】

前記第２の検出手段において、前記シールド層及び前記電極により静電容量を検出することが好ましい。これによれば、シールド層及び電極の合計面積によって被検出体との間の静電容量が形成されるため、シールド層及び電極と被検出体との間の静電容量が大きくなり、第２の検出手段の検出可能距離をさらに大きくすることができる。

【0017】

本発明の入力装置において、前記シールド層は、電気的に分離された複数のシールド部を有して構成され、前記第２の検出手段において前記複数のシールド部のそれぞれによって静電容量を検出することが好適である。これによれば、被検出体が入力装置から離れている場合における被検出体の位置を検出することができる。

【0018】

本発明の入力装置の検出方法は、基材と、前記基材の入力領域に設けられた複数の電極と、前記電極に接続されて前記入力領域および前記入力領域を取り囲む非入力領域に延在する引出配線と、前記基材の入力操作側に配置され、前記入力領域および前記非入力領域において前記引出配線と重なり、前記電極が形成された位置には開口部を有し、前記電極のそれぞれの面積よりも大きい面積を有するシールド層とを有する入力装置の検出方法であって、前記シールド層を接地し、又は定電圧に設定し、複数の前記電極により静電容量を検出する第１の検出方法と、前記シールド層を検出回路に接続し、前記シールド層により静電容量を検出する第２の検出方法とを有し、前記第１の検出方法と前記第２の検出方法とを切り替えることを特徴とする。

【0019】

これによれば、被検出体が入力装置に接触または接近した際には、第１の検出方法により、複数の電極で検出された静電容量から被検出体の入力位置を検出可能である。また、被検出体が入力装置から離れている場合には、第２の検出方法により、大きい面積を有するシールド層を静電容量検出用の電極として用いて、被検出体の接近を検出することができる。そして第１の検出方法と第２の検出方法とを切り替えることで、被検出体の入力位置の検出と、被検出体の接近の検出とが可能となる。

【0020】

よって、大きな面積を有するシールド層を用いて検出可能距離を大きくすることができ、また、１つの切り替え手段で検出手段を切り替えるのみで制御可能であるため複雑な制御が不要である。したがって、誤検出を防止して入力位置を検出すると共に、簡便な構成により検出可能距離を大きくすることができる。

【0021】

本発明の入力装置の検出方法は、前記第１の検出方法と前記第２の検出方法とを所定の時間で交互に切り替えることが好適である。これによれば、入力位置の検出、及び被検出体の接近の検出について、時分割することにより簡便な制御方法により検出することができる。

【0022】

前記第２の検出方法において、前記シールド層及び前記電極により静電容量を検出することが好適である。これによれば、シールド層及び電極の合計面積によって被検出体との間の静電容量が形成されるため、第２の検出方法における検出可能距離をさらに大きくすることができる。

【0024】

本発明の入力装置の検出方法において、前記シールド層は、電気的に分離された複数のシールド部を有して構成され、前記第２の検出方法において前記複数のシールド部のそれぞれの静電容量を検出することが好適である。これによれば、被検出体が入力装置から離れている場合における被検出体の位置を検出することができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明の入力装置及びその検出方法によれば、誤検出を防止して入力位置を検出すると共に、簡便な構成により検出可能距離を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】第１の実施形態の入力装置の分解斜視図である。

【図2】本実施形態の入力装置を構成する複数の電極及び引出配線の平面図である。

【図3】本実施形態の入力装置を構成する上部シールド層の平面図である。

【図4】図２のＩＶ−ＩＶ線の位置で切断して矢印方向から見たときの入力装置の部分拡大断面図である。

【図5】本実施形態の入力装置の検出手段の構成を説明するためのブロック図である。

【図6】検出手段の切り替え方法を説明するためのグラフである。

【図7】本実施形態の第１の変形例における、検出手段を説明するためのブロック図である。

【図8】本実施形態の第２の変形例における、上部シールド層の平面図である。

【図9】本実施形態の第３の変形例における、入力装置の部分拡大断面図である。

【図10】第２の実施形態の入力装置の平面図である。

【図11】図１０のＸＩ−ＸＩ線で切断して矢印方向から見たときの入力装置の部分拡大断面図である

【図12】第１の従来例の入力装置の部分拡大断面図である。

【図13】第２の従来例の入力装置の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態について説明する。なお、各図面の寸法は適宜変更して示す。

【0028】

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態における入力装置の分解斜視図である。図２は、本実施形態の入力装置を構成する複数の電極及び引出配線の平面図である。図３は本実施形態の入力装置を構成する上部シールド層の平面図である。また、図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線の位置で切断して矢印方向から見たときの入力装置の部分拡大断面図である。

【0029】

図１に示すように、本実施形態の入力装置１は、第１の基材２１と、第１の基材２１の上方に配置された第２の基材３１と、第１の基材２１の下方に配置された第３の基材４１とを有して構成される。さらに、第２の基材３１の上方には表面パネル１１が設けられている。図４に示すように第１の基材２１、第２の基材３１、第３の基材４１、及び表面パネル１１は、粘着層１７、１８、１９を介して貼り合わされている。

【0030】

本実施形態において、表面パネル１１は透光性のガラス材料又は透光性樹脂材料を用いて平板状に形成されている。表面パネル１１の裏面側には、着色された加飾層１２が設けられており、加飾層１２は、表面パネル１１の外周部において額縁状に形成されている。入力装置１において、加飾層１２と重なる領域は非入力領域１６であり、加飾層１２によって囲まれた領域が入力操作を行う入力領域１５である。操作者は、指などの被検出体を表面パネル１１の入力面１１ａに接触させて、又は接触させずに近づけた状態で入力操作を行うことができる。

【0031】

図２に示すように、第１の基材２１の入力領域１５には、複数の電極２２が配置されている。複数の電極２２は、それぞれ矩形状に形成されており、Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向において間隔を設けて配列される。複数の電極２２とグラウンド層（図示しない）との間にはそれぞれ静電容量が形成されており、操作者が入力操作を行う際に、指などの被検出体と、入力位置における電極２２との間に静電容量が形成される。入力操作の際、電極２２とグラウンド層との間の静電容量と、電極２２と被検出体との間の静電容量との合計の静電容量が検出されて、この静電容量変化により入力位置情報が検出される。

【0032】

図２に示すように、複数の電極２２のそれぞれに引出配線２７が接続されている。引出配線２７は、入力領域１５において複数の電極２２同士の間を引き回されており、入力領域１５から非入力領域１６に延在する。そして、複数の引出配線２７は非入力領域１６において並行に配置されて、第１の接続端子２８に接続される。第１の接続端子２８は、図１に示す外部のフレキシブルプリント基板４９に接続されて、入力位置情報が外部回路へ伝達される。

【0033】

本実施形態の入力装置１において、第１の基材２１は、フィルム状の樹脂材料を用いて形成される。例えば、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）等の透光性樹脂材料が用いられる。複数の電極２２は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の透明導電材料を用いて形成されており、スパッタや蒸着等の薄膜法により形成される。また、複数の電極２２は、Ａｇナノワイヤ、Ａｇナノチューブ、カーボンナノチューブ、ＰＥＤＯＴのいずれかを有するインクを用いて印刷法により形成することも可能である。引出配線２７は、入力領域１５において操作者から視認されないように、電極２２と同じ透明導電材料を用いて形成されている。非入力領域１６に配置された引出配線２７には、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属材料を用いることができる。

【0034】

なお、電極２２の形状や配置、又は引出配線２７の引出方法は、図２に示すものに限定されない。電極２２が菱形形状、多角形状で形成された構成や、引出配線２７が各電極２２から異なる方向へ引き出される構成であっても、本発明を適用できる。

【0035】

図３に示すように、第２の基材３１には上部シールド層３２が設けられている。上部シールド層３２は、第２の基材３１の非入力領域１６において額縁状に設けられており、第１の基材２１の非入力領域１６に配置された引出配線２７と重なる位置に設けられている。また、図３及び図４に示すように、入力領域１５の上部シールド層３２は、引出配線２７と重なる位置に設けられるとともに、電極２２と重なる位置には開口部３３が設けられている。つまり、開口部３３が設けられていない部分の上部シールド層３２は、格子状に設けられている。上部シールド層３２は、電極２２及び引出配線２７よりも入力面１１ａ側に、すなわち入力操作側に設けられているため、電磁ノイズが入力面１１ａ側から侵入した場合に、上部シールド層３２により電磁ノイズが遮蔽されて入力装置１の誤検出の発生を防止できる。また、指等が近づいたときに静電容量の変化を引出配線２７が検知しないように防止できる。

【0036】

また、図１に示すように、第１の基材２１の下方に配置された第３の基材４１には、下部シールド層４２が設けられている。下部シールド層４２は、液晶ディスプレイなどの表示装置（図示しない）からの電磁ノイズを遮蔽するために設けられており、第３の基材４１の全面に設けられる。なお、上部シールド層３２及び下部シールド層４２は、グラウンドに接地する、若しくは所定の電位にするために、それぞれ第２の接続端子３８、第３の接続端子４８を介してフレキシブルプリント基板４９に接続される。

【0037】

上部シールド層３２及び下部シールド層４２は、ＩＴＯ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の透明導電材料を用いて、スパッタや蒸着などの薄膜法により形成される。また、Ａｇナノワイヤ、Ａｇナノチューブ、カーボンナノチューブ、ＰＥＤＯＴのいずれかを有するインクを用いて印刷法により形成することも可能である。また、図１に示すように、非入力領域１６の上部シールド層３２及び下部シールド層４２には、導電性の高い金属層３２ａ、金属層４２ａを用いてシールド効果を高めることもできる。なお、非入力領域１６には加飾層１２が設けられているため、金属層３２ａ及び金属層４２ａが操作者から視認されることがない。

【0038】

図５は、本実施形態の入力装置の検出手段の構成を説明するためのブロック図である。本実施形態の入力装置１は、上述した複数の電極２２により静電容量を検出する第１の検出手段５３と、上部シールド層３２により静電容量を検出する第２の検出手段５４と、第１の検出手段５３と第２の検出手段５４とを切り替える切り替え手段５２とを有する。

【0039】

第１の検出手段５３は、指などの被検出体が表面パネル１１の入力面１１ａに接触、又は接触させずに近づけた状態（例えば入力面１１ａと被検出体との距離が０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の状態）において、複数の電極２２を個別に切り替えて個別の静電容量を検出して、被検出体の入力領域１５内の入力位置を検出する。

【0040】

図４に示すように、上部シールド層３２は、引出配線２７よりも入力面１１ａ側において引出配線２７と重なる位置に配置される。よって、第１の検出手段５３で複数の電極２２により静電容量を検出する際に、上部シールド層３２により、外部から侵入する電磁ノイズを遮蔽して引出配線２７に電磁ノイズが重畳することを防止できるため、電磁ノイズに起因する誤検出が防止される。また、指等が近づいたときに静電容量の変化を引出配線２７が検知しないように防止できる。

【0041】

また、図５に示すように、第１の検出手段５３において複数の電極２２により静電容量を検出する際に、上部シールド層３２は接地され、又は定電圧電源５６に接続される。上部シールド層３２を所定の電位に制御することで、引出配線２７と上部シールド層３２との間に発生する静電容量を所定の値に制御することができる。引出配線２７において形成される静電容量は、入力操作の検出に寄与しない静電容量成分である。よって、引出配線２７と上部シールド層３２との間に形成される静電容量を所定の値に制御することで、電極２２の検出感度を効果的に向上させることができ、第１の検出手段５３における検出感度を向上させることができる。なお、図５では上部シールド層３２は定電圧電源５６に接続されているが、これに限られず、第１の検出手段５３において上部シールド層３２を接地することも可能である。

【0042】

第２の検出手段５４は、指などの被検出体が入力装置１の入力面１１ａから離れている場合（例えば、入力面１１ａと被検出体との距離が１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度の状態）には、上部シールド層３２を静電容量検出用の電極として用いて、被検出体の接近を検出することができる。図２及び図３に示すように、上部シールド層３２の合計面積は、複数の電極２２のぞれぞれの面積に比べて大きいため、被検出体と上部シールド層３２との間に比較的大きな静電容量が形成される。よって、被検出体が離れている場合であっても、上部シールド層３２により静電容量を良好に検出して、検出可能距離を大きくすることができる。

【0043】

なお、上部シールド層３２を検出用電極として兼用せずに、被検出体が離れている場合の被検出体の接近を複数の電極２２によって検出する為には、複数の電極２２と被検出体との間の静電容量が非常に小さいため、第１の検出手段５３における検出の閾値を小さくする必要がある。その場合、外部から侵入する電磁ノイズなどの静電容量変化と被検出体の接近による静電容量変化とが区別できず、誤動作や誤検出が多発するおそれがある。本実施形態では、大きい面積を有する上部シールド層３２を静電容量検出用電極として用いるため、静電容量検出の閾値を小さくすることなく被検出体の接近を検出可能であるため、誤動作や誤検出の発生が抑制される。

【0044】

図５に示すように、第１の検出手段５３及び第２の検出手段５４により検出された静電容量は、検出回路５５を介して、それぞれ第１の出力、第２の出力として出力される。

【0045】

そして、第１の検出手段５３と第２の検出手段５４とは、切り替え手段５２によって切り替えられ、被検出体の入力位置の検出と、被検出体の接近の検出とが可能となる。

【0046】

図６は、第１の検出手段５３と第２の検出手段５４との切り替え方法を説明するためのグラフである。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、検出回路５５で検出される静電容量と時間の関係を示す。本実施形態において、図６（ａ）に示すように、第１の検出手段５３と第２の検出手段５４とは切り替え手段５２によって所定の時間ｔ_１、ｔ_２で交互に切り替えられる。このように、第１の検出手段５３と第２の検出手段５４とを時分割することにより、被検出体が入力装置１に接触または接近した際の入力位置の検出、及び被検出体が入力装置１から離れている場合の被検出体の接近の検出について、簡便な制御方法で検出することができる。

【0047】

なお、図６（ａ）に示すように、第１の検出手段５３の検出時間ｔ_１と第２の検出手段５４の検出時間ｔ_２は等しい時間（ｔ_１＝ｔ_２）で切り替えられているが、これに限定されない。入力位置の検出精度を向上させる場合にはｔ_１＞ｔ_２とし、被検出体が離れている場合の被検出体の接近の検出を重視する場合はｔ_１＜ｔ_２とすることも可能である。なお、図５に示すように、切り替え手段５２には制御回路５１が接続されており、切り替え手段５２の切り替えのタイミングは制御回路５１によって制御される。

【0048】

第１の検出手段５３と第２の検出手段５４との切り替え方法は、時分割により切り替える方法に限定されない。図６（ｂ）は切り替え方法の変形例を示すグラフである。本変形例の切り替え方法においては、静電容量値Ｃ_１、Ｃ_２を閾値として第１の検出手段５３と第２の検出手段５４とが切り替えられる。

【0049】

図６（ｂ）に示すように、第２の検出手段５４において指などの被検出体の接近を検出する際に、入力装置１の入力面１１ａに被検出体が近づくに従い、静電容量が大きくなっていく。そして、所定の閾値Ｃ_２以上になった場合には、操作者が入力操作を行うと判断して、第２の検出手段５４から第１の検出手段５３に切り替えられる。同様に、第１の検出手段５３により静電容量を検出する際において、所定の閾値Ｃ_１以下になった場合には、操作者が入力操作を中断して被検出体を入力面１１ａから離したと判断して第２の検出手段５４に切り替える。

【0050】

このように所定の静電容量値Ｃ_１、Ｃ_２を閾値として、第１の検出手段５３と第２の検出手段５４とを切り替えることにより、指などの被検出体が入力装置１の入力面１１ａから離れている場合の被検出体の接近と、被検出体を入力面１１ａに接触させ又は近づけた場合の入力位置とを適切に判断して切り替えることができる。よって、図６（ａ）に示す切り替え方法と比較して、それぞれの検出手段で時間的に連続して検出可能であるため、より高精度な検出が可能である。

【0051】

以上のように本実施形態の入力装置１によれば、大きな面積を有する上部シールド層３２を用いて検出可能距離を大きくすることができ、また、１つの切り替え手段５２で第１の検出手段５３と第２の検出手段５４とを切り替えて制御可能であるため複雑な制御が不要である。

【0052】

また、本実施形態において、上部シールド層３２は、第１の検出手段５３において複数の電極２２により静電容量を検出する際には、定電圧電源５６に接続される。そして、第２の検出手段５４により静電容量を検出する際に、上部シールド層３２は検出回路５５に電気的に接続される。これにより、第１の検出手段５３により静電容量を検出する際に、上部シールド層３２のシールド効果により電磁ノイズの侵入を抑制して、検出感度の低下や誤検出を防止することができる。また、指等が近づいたときに静電容量の変化を引出配線２７が検知しないように防止できる。

【0053】

したがって、本実施形態の入力装置１によれば、誤検出を防止して入力位置を検出すると共に、簡便な構成により検出可能距離を大きくすることができる。

【0054】

図７は、本実施形態の第１の変形例の入力装置における検出手段を説明するためのブロック図である。図７に示すように、第１の変形例の入力装置２は、第２の検出手段５８において上部シールド層３２及び複数の電極２２により静電容量を検出することが可能である。これによれば、上部シールド層３２及び電極２２の合計面積によって静電容量が形成されるため、指などの被検出体が入力装置２の入力面１１ａから離れている場合であっても、上部シールド層３２及び複数の電極２２により検出される静電容量を大きくすることができる。よって、第２の検出手段５８の検出可能距離をさらに大きくすることができる。

【0055】

図８は、本実施形態の第２の変形例の入力装置を構成する上部シールド層の平面図である。図８に示すように、第２の変形例の入力装置３は、上部シールド層３２が複数に分割されている点で異なる。本変形例では、上部シールド層３２は、互いに電気的に分離された、第１のシールド部３４、第２のシールド部３５、第３のシールド部３６、第４のシールド部３７を有して構成される。

【0056】

第２の検出手段５４において、指などの被検出体の接近を検出する際に、複数のシールド部３４〜３７のそれぞれによって静電容量が検出される。これにより、被検出体が入力装置３から離れている場合における被検出体の位置を検出することができる。よって、ジェスチャー入力等の多様な入力操作が可能である。なお、本変形例の入力装置３では、上部シールド層３２を４分割しているが、分割する数、各シールド部の面積等は適宜変更できる。

【0057】

図９は、本実施形態の第３の変形例の入力装置の部分拡大断面図である。図９に示すように、第３の変形例の入力装置４は、第２の基材３１が設けられていない点で異なる。本変形例では上部シールド層３２は表面パネル１１の裏面に形成されている。このような態様であっても、大きい面積を有する上部シールド層３２を静電容量検出用電極として用いることができ、第２の検出手段５４において上部シールド層３２により静電容量を検出することができる。

【0058】

また、上部シールド層３２を設ける位置は、適宜変更することができ、第１の基材２１及び引出配線２７の上に絶縁層を介して設けることも可能である。

【0059】

＜第２の実施形態＞
図１０は、第２の実施形態の入力装置の平面図であり、図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線で切断して矢印方向から見たときの入力装置の部分拡大断面図である。図１０に示すように本実施形態の入力装置５は、複数の第１の電極６２及び複数の第２の電極６３を有している。Ｘ１−Ｘ２方向において複数の第１の電極６２がブリッジ部６４を介して接続されており、Ｙ１−Ｙ２方向において複数の第２の電極６３が接続部６５を介して接続されている。図１１に示すように、ブリッジ部６４は、絶縁層６６を介して接続部６５に跨がって設けられており、隣り合う第１の電極６２、６２同士を接続する。

【0060】

本実施形態において、引出配線６７は、第１の電極６２及び第２の電極６３のそれぞれに電気的に接続されて、第１の基材６１の非入力領域１６を引き回されている。そして、図１０及び図１１に示すように、引出配線６７と重なる位置に上部シールド層７２が配置されている。上部シールド層７２は、非入力領域１６に重なる位置に設けられており、入力領域１５を囲む枠状に配置されている。

【0061】

このような態様であっても、図５及び図６と同様に第１の検出手段５３及び第２の検出手段５４により被検出体を検出することができる。第１の検出手段５３は、第１の電極６２及び第２の電極６３により静電容量の検出を行い、指などの被検出体が入力装置５の入力面１１ａに接触し、又は接触せずに近づいたときの入力位置を検出する。また、指などの被検出体が入力装置５の入力面１１ａから離れている場合（例えば、入力面１１ａと被検出体との距離が１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度の状態）において、第２の検出手段５４により上部シールド層７２を静電容量検出用の電極として用いて、被検出体の接近を検出することができる。

【0062】

そして、第１の検出手段５３と第２の検出手段５４とは、切り替え手段５２によって切り替えられ、被検出体の入力位置の検出と、被検出体の接近の検出とが可能となる。

【0063】

図１０に示すように、本実施形態においても上部シールド層７２の合計面積は、第１の電極６２及び第２の電極６３の個々の面積に比べて大きいため、被検出体と上部シールド層７２との間に比較的大きな静電容量が形成される。よって、被検出体が離れている場合であっても、上部シールド層７２により静電容量を良好に検出して、検出可能距離を大きくすることができる。この場合、上部シールド層７２は加飾層１２と重なるため、透明である必要は無い。また、上部シールド層７２を加飾層１２の代わりに用いることもできる。

【0064】

また、第１の検出手段５３において第１の電極６２及び第２の電極６３により静電容量の検出を行う際には、上部シールド層７２は接地され、又は定電圧電源５６に接続される。これにより、上部シールド層７２の電位を制御して上部シールド層７２と引出配線６７との間の静電容量の変動を抑制することができるため、入力装置５の誤動作や誤検出の発生が抑制される。

【0065】

以上のように本実施形態の入力装置５においても、大きな面積を有する上部シールド層７２を用いて検出可能距離を大きくすることができ、また、１つの切り替え手段５２で第１の検出手段５３と第２の検出手段５４とを切り替えて制御可能であるため複雑な制御が不要である。したがって、誤検出を防止して入力位置を検出すると共に、簡便な構成により検出可能距離を大きくすることができる。

【符号の説明】

【0066】

１、２、３、４、５ 入力装置
１１ 表面パネル
１１ａ 入力面
１５ 入力領域
１６ 非入力領域
２１、６１ 第１の基材
２２ 電極
２７、６７ 引出配線
３１、７１ 第２の基材
３２、７２ 上部シールド層
３２ａ、７２ａ 金属層
３３ 開口部
３４〜３７ 第１〜第４のシールド部
４１ 第３の基材
４２ 下部シールド層
５１ 制御回路
５２ 切り替え手段
５３ 第１の検出手段
５４、５８ 第２の検出手段
５５ 検出回路
５６ 定電圧電源
６２ 第１の電極
６３ 第２の電極
６４ ブリッジ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】