特許 7417199 静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン、及び、静電容量結合方式タッチスイッチ

(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】

(24)【登録日】2024-01-10

(45)【発行日】2024-01-18

(54)【発明の名称】静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン、及び、静電容量結合方式タッチスイッチ

(51)【国際特許分類】

   H01H 36/00 20060101AFI20240111BHJP

   G06F 3/02 20060101ALI20240111BHJP

   G01B 7/00 20060101ALI20240111BHJP

【ＦＩ】

H01H36/00 J

G06F3/02 F

G01B7/00 101C

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020109589

(22)【出願日】2020-06-25

(65)【公開番号】P2022006980

(43)【公開日】2022-01-13

【審査請求日】2023-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000005511

【氏名又は名称】ぺんてる株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】中野 智志

【審査官】井上 信

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１８６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４９９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２５８１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｈ ３６／００

Ｇ０６Ｆ ３／０２

Ｇ０６Ｆ ３／０４１

Ｇ０１Ｂ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極配置禁止部を有する基材と、
前記基材上に前記電極配置禁止部の周縁に沿ってそれぞれ延在し、電極間ギャップを介して互いに配置されたスイッチ駆動電極及びスイッチ受信電極を含む、少なくとも１つのスイッチ電極対と、
を備え、
前記電極間ギャップは、前記電極間ギャップが延在する第１方向に直交する第２方向において、前記電極配置禁止部より小さい、静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン。

【請求項2】

前記少なくとも１つのスイッチ電極対は、前記周縁の一部に沿って配置され、前記電極配置禁止部を介して互いに対向するように配置された第１スイッチ電極対、及び、第２スイッチ電極対を含む、請求項１に記載の静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン。

【請求項3】

前記第１スイッチ電極対、及び、前記第２スイッチ電極対は、前記スイッチ駆動電極及び前記スイッチ受信電極の一方が互いに電気的に接続される、請求項２に記載の静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン。

【請求項4】

前記スイッチ駆動電極及び前記スイッチ受信電極のうち前記電極配置禁止部から遠い方が互いに電気的に接続される、請求項３に記載の静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン。

【請求項5】

前記第１スイッチ電極対に基づく第１判定結果と、前記第２スイッチ電極対に基づく第２判定結果とに基づいて、スイッチのタッチ判定を行う、請求項２から４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用電極パターン。

【請求項6】

前記少なくとも１つのスイッチ電極対は、前記周縁を全周にわたって囲む、請求項１に記載の静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン。

【請求項7】

前記スイッチ駆動電極及び前記スイッチ受信電極の各々は、
前記第１方向に沿って延在する電極本体部と、
前記電極本体部から前記第２方向に沿って前記電極間ギャップに向けて突出する櫛歯部と、
を有する、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用電極パターン。

【請求項8】

前記電極配置禁止部は、前記基板の法線方向から見て、略円形状、又は、略矩形状を有する、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用電極パターン。

【請求項9】

前記電極配置禁止部は前記基材に形成された穴部である、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用電極パターン。

【請求項10】

前記電極配置禁止部は光を透過可能な材料から形成される、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用電極パターン。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか一項の静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを備える静電容量結合方式タッチスイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン、及び、それを備える静電容量結合方式タッチスイッチに関する。

【背景技術】

【0002】

指又は手の接近を検知するためのタッチスイッチの一方式として、静電容量結合方式静電センサーを利用した静電容量結合方式タッチスイッチが知られている。静電容量結合方式静電センサーは、例えばアクリル、ガラス又は樹脂等の絶縁体からなる基材に対して、スイッチ電極を含む電極シートや基板を、接着剤や両面テープ等で貼り合わせて構成される。電極シートは、例えばＰＥＴフィルムのような絶縁体からなる基材上に、例えば銀ペースト又はＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等でスイッチ電極が印刷されて形成される。基板は、例えばＡＮＳＩ規格で定義されるＦＲ－４やＣＥＭ－３などの材料からなる薄板形状を有する。

【0003】

静電容量結合方式静電センサーでは、スイッチ電極に指又は手が接近した際に、スイッチ電極であるスイッチ駆動電極及びスイッチ受信電極の間に形成される静電容量の変化に基づいてタッチの有無が判定される。

【0004】

特許文献１には、この種の静電容量結合方式静電センサーの一例として、所定の大きさを有する電極間ギャップを介して対向配置されたスイッチ駆動電極及びスイッチ受信電極を含むスイッチ電極対を備える静電容量結合方式静電センサーが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－２５８１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

静電容量結合方式静電センサーでは、スイッチ電極が設けられる基材上に、電極の配置が禁止される領域である電極配置禁止部が設けられることがある。例えば静電容量結合方式静電センサーをタッチスイッチとして発光タッチパネルに利用する場合、スイッチ電極が設けられる基材が貼り合わされた意匠パネルの裏側に配置された光源からの光によって、意匠パネルの表側に配置された意匠面が発光表示される。この場合、スイッチ電極が設けられる基材に、光を通さない材料からなる基板を用いるとき、光源からの光を意匠面に導くための穴部が設けられる。このような穴部にはスイッチ電極を配置することができないため、電極配置禁止部となる。また、スイッチ電極が設けられる基材に、透明基材、例えばＰＥＴフィルムが用いられ、スイッチ電極に不透明材料、例えば銀ペーストが使用されるとき、光源からの光を意匠面に導くための、銀ペーストで形成されるパターンが形成されない光透過部が設けられる。このような光透過部にはスイッチ電極を配置することができない為、電極配置禁止部となる。基材上のスイッチ電極は、これらのような電極配置禁止部を避けるようにレイアウトする必要がある。

【0007】

電極配置禁止部を有する基材上において、スイッチ駆動電極及びスイッチ受信電極を、電極配置禁止部を挟んで対向するようにレイアウトする場合、電極配置禁止部のサイズが大きくなると、電極間の距離が増加して容量結合が小さくなり、静電容量結合方式静電センサーの感度が低下してしまう。これに対して、電極間の静電容量の変化を演算する際の増幅倍率を調整することで感度を増加させることもできるが、ノイズの影響が増加することで誤判定も増加し、判定精度が低下してしまう。このように静電容量結合方式静電センサーの感度と判定精度とはトレードオフの関係にあり、両立することが難しい。

【0008】

本開示の少なくとも一態様は上述の事情に鑑みなされたものであり、基材上に電極配置禁止部が設けられている場合においても、良好な感度と判定精度を実現可能な静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン、及び、それを備え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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の少なくとも一態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンは、上記課題を解決するために、
電極配置禁止部を有する基材と、
前記基材上に前記電極配置禁止部の周縁に沿ってそれぞれ延在し、電極間ギャップを介して互いに配置されたスイッチ駆動電極及びスイッチ受信電極を含む、少なくとも１つのスイッチ電極対と、
を備え、
前記電極間ギャップは、前記電極間ギャップが延在する第１方向に直交する第２方向において、前記電極配置禁止部より小さい。

【0010】

本開示の少なくとも一態様に係る発光タッチパネルは、上記課題を解決するために、
上記少なくとも一態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを備える。

【発明の効果】

【0011】

本開示の少なくとも一態様によれば、基材上に電極配置禁止部が設けられている場合においても、良好な感度と判定精度を実現可能な静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン、及び、それを備える静電容量結合方式タッチスイッチを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態に係る発光タッチパネルの分解斜視図である。

【図2】発光タッチパネルを側方から示す側方断面図である。

【図3】図１のセンサー基板の回路図である。

【図4】掛算回路における掛算処理を概念的に示す波形図である。

【図5A】指又は手等の接近によるスイッチ駆動電極とスイッチ受信電極との間に形成される電界に対する影響を示す模式図である。

【図5B】指又は手等の接近によるスイッチ駆動電極とスイッチ受信電極との間に形成される電界に対する影響を示す模式図である。

【図6】制御回路におけるベクトル解析を概念的に示す模式図である。

【図7】一実施形態に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを示す平面図である。

【図8】図７の比較例である。

【図9】他の態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを示す平面図である。

【図10】他の態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを示す平面図である。

【図11】他の態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを示す平面図である。

【図12】他の態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを示す平面図である。

【図13】他の態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示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、本開示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。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0014】

（発光タッチパネルの構成）
図１は一実施形態に係る発光タッチパネル１の分解斜視図であり、図２は発光タッチパネル１を側方から示す側方断面図である。図１の発光タッチパネル１は、センサー基板２、光源基板４、及び、意匠パネル６と、を備える。センサー基板２、光源基板４、及び、意匠パネル６は、それぞれ互いに直交するＸ方向、Ｙ方向によって規定されるＸＹ平面に沿って延在し、ＸＹ平面に直交するＺ方向に沿って重ね合わされることにより、発光タッチパネル１が構成されている。

【0015】

センサー基板２は、少なくとも１実施形態に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００を備えることにより、発光タッチパネル１に対する指又は手の接近を判定する。センサー基板２が有する静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００の詳細構成は後述するが、センサー基板２には、少なくとも１つの電極配置禁止部３が設けられる。電極配置禁止部３は、センサー基板２に搭載される静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００が形成される基材上において、電極類（例えば、後述するスイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４）の配置が禁止される領域として規定される。このような電極配置禁止部３が設けられる目的は任意でよいが、例えば、センサー基板２が有すべき機能を実現するために設けられる。本実施形態では、電極配置禁止部３の一例として、センサー基板２に搭載される静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００が形成される基材に形成された穴部を示している。この穴部は、光源基板４から照射される光が通過することで、センサー基板２を介して光源基板４とは反対側に配置された意匠パネル６に到達可能なように構成される。電極配置禁止部３は、光源基板４が有する光源５、又は、意匠パネル６が有する意匠面７に対応するように、センサー基板２上に形成される。

【0016】

尚、前述の穴部と同様に機能する電極配置禁止部３の他の例としては、例えば、センサー基板２に搭載される静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００が形成される基材の少なくとも一部が光を透過可能な材料で形成されることによって構成されてもよい。この場合、基材の一方側に配置された光源基板４からの光が電極配置禁止部３を透過し、基材の他方側に配置された意匠パネル６に到達することで、意匠パネル６が有する意匠面７を投影描写することができる。

【0017】

尚、センサー基板２には、図３を参照して後述するように静電容量結合方式タッチスイッチの制御回路２４が搭載される。この制御回路２４は、例えば、光源基板４に搭載され、センサー基板２上の静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００に接続されるように構成されていてもよい。

【0018】

光源基板４は、センサー基板２に対向するように配置される。言い換えると、光源基板４は、センサー基板２に対して意匠パネル６とは反対側に対向するように配置される。光源基板４上には、少なくとも１つの光源５が設けられる。光源５は、発光タッチパネル１を発光させるための光を照射可能な任意のデバイスを用いることができ、例えば、ＬＥＤである。光源５からの光は、センサー基板２に設けられた電極配置禁止部３を介して、意匠パネル６に到達することで、意匠パネル６が有する意匠面７を発光可能に構成される。

【0019】

尚、図２に示すように、光源基板４はＺ方向においてセンサー基板２に対して所定間隔Ｄを介して配置される。

【0020】

意匠パネル６は、センサー基板２に対向するように配置される。言い換えると、意匠パネル６は、センサー基板２に対して光源基板４とは反対側（他方側）に対向するように配置される。意匠パネル６上には、意匠面７が設けられる。意匠パネル６は、例えば、成形品の樹脂やガラスに意匠面７を構成する意匠が印刷されてなる。意匠面７は、発光タッチパネル１で発光表示される任意の意匠を含む。意匠面７には、光源基板４が有する光源５からの光が、センサー基板２が有する電極配置禁止部３を通過して照射されることで、発光タッチパネル１が発光するように構成される。

【0021】

尚、図２に示すように、意匠パネル６はセンサー基板２に対して、不図示の接着剤や両面テープ等を介して接着されることで、発光タッチパネル１の最外側に位置する意匠パネル６に指又は手が接近したか否かを、センサー基板２が備える静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００で好適に検出可能になっている。

【0022】

本実施形態では、図１に示すように、意匠面７は、「０」～「９」の数字、並びに、「Ｃ」及び「Ｅ」のアルファベット文字を含む意匠要素が、ＸＹ平面に沿ってマトリクス状に配置されて構成される。センサー基板２上の電極配置禁止部３、及び、光源基板４上の光源５は、これらの意匠要素に対応するように、ＸＹ平面に沿ってマトリクス状に複数配置される。すなわち、センサー基板２上の電極配置禁止部３、光源基板４上の光源５、及び、意匠パネル６上の意匠面７は、ＸＹ座標が同じになるように、それぞれマトリクス状に配置されている。

【0023】

（センサー基板の構成）
続いてセンサー基板２の詳細構成について説明する。図３は図１のセンサー基板２の回路図である。

【0024】

センサー基板２は、意匠パネル６に貼り付けられた基材上に、後述の静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンが有しているスイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４を含むスイッチ電極対Ｐが設けられており、発光タッチパネル１に対する指又は手の接近を検知するための少なくとも１つの静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００を利用したスイッチ電極を含む。図３では、センサー基板２が複数のスイッチ電極を有する場合を例示しているが、スイッチ電極の数は単数でもよい。

【0025】

発振器９は所定の発振周波数を有する信号を発振する。発振周波数は、制御回路２４によって適宜設定される。発振器９からの信号は、ｓｉｎ信号同期発信回路１０及びｃｏｓ信号同期発信回路１１にそれぞれ入力される。ｓｉｎ信号同期発信回路１０及びｃｏｓ信号同期発信回路１１は、それぞれ同期発信回路であり、発振器９からの信号を、互いに９０度の位相差を有するｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号に変換する。ｓｉｎ信号同期発信回路１０から出力されるｓｉｎ信号は掛算回路１９ａのＸ側に入力され、ｃｏｓ信号同期発信回路１１から出力されるｃｏｓ信号は掛算回路１９ｂのＸ側に入力される。

【0026】

またｓｉｎ信号同期発信回路１０から出力されるｓｉｎ信号は、増幅回路１２に入力されることで増幅された後、駆動側切替回路１３ａ及び受信側切替回路１３ｂによって選択された静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００を利用したスイッチ電極のスイッチ駆動電極１０２に供給される。駆動側切替回路１３ａは、複数のスイッチ電極から、増幅されたｓｉｎ信号を供給すべきスイッチ電極を選択的に切り替えるためのスイッチング回路である。受信側切替回路１３ｂは、複数のスイッチ電極のいずれのスイッチ受信電極１０４からｓｉｎ信号を受信するべきかを選択的に切り替えるためのスイッチング回路である。駆動側切替回路１３ａ及び受信側切替回路１３ｂは切替制御回路２３によって互いに同期制御され、複数のスイッチ電極のうち、いずれのスイッチ電極がドライブされるかが選択されるように構成される。

【0027】

尚、センサー基板２が有するスイッチ電極の数が１つである場合には、駆動側切替回路１３ａ及び受信側切替回路１３ｂは不要でもよい。

【0028】

ドライブされたスイッチ電極のスイッチ受信電極１０４で受信された電流信号（ｓｉｎ信号）は、電流電圧変換回路１６によって電圧信号に変換される。電流電圧変換回路１６は、例えば、スイッチ受信電極１０４とグランドとの間に設けられることにより受信される電流信号が流れる抵抗器Ｒと、抵抗器Ｒの両端に並列接続された電圧計とによって構成される。

【0029】

電流電圧変換回路１６から出力される電圧信号は、増幅回路１７によって増幅された後、バントパスフィルタ回路１８によって不要な周波数帯がカットされ、掛算回路１９ａ、１９ｂのＹ側にそれぞれ入力される。

【0030】

ここで図４は、掛算回路１９ａ（１９ｂ）における掛算処理を概念的に示す波形図である。掛算回路１９ａ（１９ｂ）では、Ｘ側にｓｉｎ信号同期発信回路１０（ｃｏｓ信号同期発信回路１１）からのｓｉｎ信号（ｃｏｓ信号）が入力され、Ｙ側にドライブされたスイッチ電極のスイッチ受信電極１０４で受信された信号に基づく電圧信号（ｓｉｎ信号）が入力されることにより、両者の掛算処理が行われる。

【0031】

一般的に、ａ・ｓｉｎαとｂ・ｓｉｎαとの掛算は、次式で表される（ａ、ｂは任意の定数であり、αは任意の位相である）。
（ａ・ｓｉｎα）・（ｂ・ｓｉｎα）＝（ａ・ｂ／２）－（ａ・ｂ・ｃｏｓ２α）／２
このようにｓｉｎ信号同士の掛算では、ａ・ｂ／２で表されるＤＣ成分と、（ａ・ｂ・ｃｏｓ２α）／２で表されるＡＣ成分とが得られる。そのため掛算回路１９ａでは、スイッチ受信電極１０４の受信信号の大きさに依存するＤＣ成分と、掛算回路１９ａに入力される各ｓｉｎ信号の２倍の周波数を有するＡＣ成分とを含む出力信号が得られる。この出力信号は、増幅回路２０ａ（２０ｂ）を通過してローパスフィルタ２１ａ（２１ｂ）を通過することによって高周波であるＡＣ成分が除去され、Ａ／Ｄ変換回路２２には、結果的に、スイッチ受信電極１０４の受信信号の大きさに依存するＤＣ成分のみが入力される。

【0032】

図５Ａ及び図５Ｂは指又は手等の接近によるスイッチ駆動電極１０２とスイッチ受信電極１０４との間に形成される電界に対する影響を示す模式図である。図５Ａは、指又は手等が発光タッチパネル１に対して十分離れている場合を示している。この場合、スイッチ駆動電極１０２とスイッチ受信電極１０４との間に形成される電界は、指又は手等によってほぼ影響を受けず、スイッチ受信電極１０４に流れる電流信号も変化しない。その結果、ローパスフィルタ２１ａ、２１ｂを通過したＡ／Ｄ変換回路２２に入力されるＤＣ成分もまた変化しない。

【0033】

一方で図５Ｂは、指又は手等が発光タッチパネル１に対して接近した場合を示している。この場合、スイッチ駆動電極１０２とスイッチ受信電極１０４との間に形成される電界の少なくとも一部が指又は手等によって遮蔽されるとともに、指又は手等との間に少なからず電流が流れる。この場合、スイッチ駆動電極１０２とスイッチ受信電極１０４との間に形成される電界が影響を受け（静電容量が変化し）、スイッチ受信電極１０４に流れる電流信号が大きく変化する。その結果、ローパスフィルタ２１ａ、２１ｂを通過したＡ／Ｄ変換回路２２に入力されるＤＣ成分もまた大きく変化する。

【0034】

制御回路２４は、Ａ／Ｄ変換回路２２から入力される検出信号に基づくベクトル解析を用いて、発光タッチパネル１のオンオフ判定を行う。図６は、制御回路２４におけるベクトル解析を概念的に示す模式図である。

【0035】

図６では、掛算回路１９ａに起因する信号（ｓｉｎによる検出信号）のＤＣ成分の変化量（Ｘ－Ｘｏｆｆｓｅｔ）に対応する第１ベクトルＶ１と、掛算回路１９ｂに起因する信号（ｃｏｓによる検出信号）のＤＣ成分の変化量（Ｙ－Ｙｏｆｆｓｅｔ）に対応する第２ベクトルとが、互いに９０度の位相差でベクトル座標上に表されている。第１ベクトルＶ１及び第２ベクトルＶ２の合成ベクトルＶの絶対値及び位相差は次式により得られる。
絶対値＝ルート（（Ｘ－Ｘｏｆｆｓｅｔ）の二乗＋（Ｙ－Ｙｏｆｆｓｅｔ）の二乗）
位相差＝アークタンジェント（（Ｘ－Ｘｏｆｆｓｅｔ）／（Ｙ－Ｙｏｆｆｓｅｔ））
ここでＸｏｆｆｓｅｔは、指又は手等が接近していない場合における、掛算回路１９ａに起因する信号（ｓｉｎによる検出信号）のＤＣ成分であり、Ｘはその実測値である。Ｙｏｆｆｓｅｔは、指又は手等が接近していない場合における、掛算回路１９ｂに起因する信号（ｃｏｓによる検出信号）のＤＣ成分であり、Ｙはその実測値である。

【0036】

制御回路２４は、このように求められる合成ベクトルＶの絶対値又は位相差の少なくとも一方が許容範囲を超えて変化した場合に、発光タッチパネル１に対してタッチ操作があったと判定する。

【0037】

（静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンの構成）
続いてセンサー基板２が有する静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００の詳細構成について説明する。図７は一実施形態に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００を示す平面図である。

【0038】

静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００は、センサー基板２上に、スイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４を含む少なくとも１つのスイッチ電極対Ｐを有する。スイッチ駆動電極１０２は駆動ライン１０３（図３を参照）を介して駆動側切替回路１３ａに接続され、スイッチ受信電極１０４（図３を参照）は受信ライン１０５を介して受信側切替回路１３ｂに接続される。

【0039】

スイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４は、それぞれ電極間ギャップ１０６を介して配置され、センサー基板２上において、電極配置禁止部３の周縁３ａに沿ってそれぞれ延在する。本実施形態では、電極配置禁止部３は、Ｘ方向に沿って長さＬ１を有する短辺と、Ｙ方向に沿って長さＬ２を有する長辺とによって規定される略矩形状を有する。

【0040】

スイッチ電極対Ｐは、このような形状を有する電極配置禁止部３の周縁３ａの一部に沿って配置される。図７では、スイッチ電極対Ｐとして、電極配置禁止部３のうち互いに対向する２つの長辺に沿ってそれぞれ配置された第１スイッチ電極対Ｐ１及び第２スイッチ電極対Ｐ２が設けられている。

【0041】

第１スイッチ電極対Ｐ１及び第２スイッチ電極対Ｐ２の各々では、スイッチ受信電極１０４は、周縁３ａに対して第１スペースＳ１を介して外側に配置される。またスイッチ駆動電極１０２は、電極間ギャップ１０６を介してスイッチ受信電極１０４より更に外側に配置される。このように本実施形態では、各スイッチ電極対Ｐにおいてスイッチ駆動電極１０２がスイッチ受信電極１０４より外側に配置される場合を例示しているが、スイッチ駆動電極１０２がスイッチ受信電極１０４より内側に配置されてもよい。

【0042】

スイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４の間に設けられる電極間ギャップ１０６は、Ｙ方向（第１方向）に沿って延在しており、Ｙ方向に直交するＸ方向（第２方向）におけるサイズが、電極配置禁止部３より小さく構成される。これにより、電極配置禁止部３の大きさに関わらず、電極間ギャップ１０６のサイズを適度に抑えることができ、静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００を利用した静電容量結合方式タッチスイッチの感度を良好に確保できる。

【0043】

ここで図８は図７の比較例である。この比較例では、スイッチ電極対Ｐを構成するスイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４が電極配置禁止部３の両側に配置されている。そのため電極配置禁止部３のサイズが大きくなると、電極間ギャップ１０６が大きくなり、容量結合が小さくなるため、静電容量結合方式タッチスイッチの感度が低下してしまう。これに対して、本実施形態では電極配置禁止部３のサイズが大きい場合であっても、電極間ギャップ１０６のサイズが過大になることがなく、良好な感度が得られる。

【0044】

尚、電極間ギャップ１０６及び電極配置禁止部３のサイズは、例えば両者の合計サイズがタッチ操作を行う指で覆うことができる大きさとすることができる。

【0045】

また本実施形態では、一つの電極配置禁止部３に対して複数のスイッチ電極対Ｐ（第１スイッチ電極対Ｐ１及び第２スイッチ電極対Ｐ２）が設けられるため、各スイッチ電極対Ｐにおける判定結果に基づいて最終的なタッチ判定を行うことができる。すなわち、第１スイッチ電極対Ｐ１の第１判定結果と、第２スイッチ電極対Ｐ２の第１判定結果とに基づいて、発光タッチパネル１のタッチ判定を行ってもよい。例えば、第１判定結果と第２判定結果の両方においてタッチ判定が得られた場合に、発光タッチパネルのタッチ判定を行うことで、優れた判定精度を得られる。

【0046】

図９は他の態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００を示す平面図である。この態様では、スイッチ電極対Ｐを構成するスイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４の各々は、図７と同様にＹ方向（第１方向）に沿って延在する電極本体部１０２ａ、１０４ａと、電極本体部１０２ａ、１０４ａからＸ方向（第２方向）に沿って電極間ギャップ１０６に向けて突出する櫛歯部１０２ｂ、１０４ｂと、を有する。またスイッチ駆動電極１０２の櫛歯部１０２ｂと、スイッチ受信電極１０４の櫛歯部１０４ｂとは、Ｙ方向（第２方向）において互いに異なる位置に配置されることで、互い違いに設けられる。このように電極本体部１０２ａ、１０４ａに対して櫛歯部１０２ｂ、１０４ｂを設けることで、スイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４間の容量結合を増加させ、より精度のよいタッチ判定が可能となる。

【0047】

図１０は他の態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００を示す平面図である。この態様では、図９に示す態様に加えて、第１スイッチ電極対Ｐ１、及び、第２スイッチ電極対Ｐ２は、スイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４の一方が互いに電気的に接続される。これにより、静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００を利用したスイッチ電極において１つの電極配置禁止部３に対して配置される電極数を実質的に削減でき、例えば図３に示す制御回路２４における駆動側切替回路１３ａ及び受信側切替回路１３ｂの一方における切替処理を簡略化することができる。具体的に説明すると、図１０の例では、スイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４のうち電極配置禁止部３から遠い方に位置するスイッチ駆動電極１０２同士が互いに電気的に接続される。これにより、駆動側切替回路１３ａの切替処理を行う必要がなくなるため、制御内容を簡略することができる。
尚、スイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４のうち電極配置禁止部３から近い方に位置するスイッチ駆動電極１０２同士が互いに電気的に接続されてもよい。

【0048】

図１１は他の態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００を示す平面図である。この態様では、電極配置禁止部３が略９０度に屈曲して延在する形状を有しており、電極配置禁止部３の外側の周縁部３ａ１に沿って設けられた第１スイッチ電極対Ｐ１と、電極配置禁止部３の内側の周縁部３ａ２に沿って設けられた第２スイッチ電極対Ｐ２とを備える。このように電極配置禁止部３の形状に対応して、少なくとも１つのスイッチ電極対Ｐを設けることで、前述の各態様と同様に、電極配置禁止部３の大きさや形状に関わらず、良好な感度でタッチ判定が可能である。
尚、図１１を含め、本願の各実施形態では、第１スイッチ電極対Ｐ１及び第２スイッチ電極対Ｐ２ともに、スイッチ駆動電極１０２がスイッチ受信電極１０４に比べて電極配置禁止部３に対して外側に配置されたレイアウトが例示されているが、第１スイッチ電極対Ｐ１及び第２スイッチ電極対Ｐ２ともに、スイッチ駆動電極１０２がスイッチ受信電極１０４に比べて電極配置禁止部３に対して内側に配置されるように構成されてもよい。また第１スイッチ電極対Ｐ１又は第２スイッチ電極対Ｐ２の一方では、スイッチ駆動電極１０２がスイッチ受信電極１０４に比べて電極配置禁止部３に対して外側に配置され、他方では、スイッチ駆動電極１０２がスイッチ受信電極１０４に比べて電極配置禁止部３に対して内側に配置されるように構成されてもよい。これらのレイアウトは、例えば各電極に対する配線の引き回しやすさに応じて適宜選択可能である。

【0049】

この態様では、電極配置禁止部３の周縁３ａがＸ方向に沿って延在する箇所では、スイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４間に形成される電極間ギャップ１０６はＸ方向（第１方向）に沿って延在しており、Ｘ方向に直交するＹ方向（第２方向）におけるサイズが、電極配置禁止部３より小さく構成される。また電極配置禁止部３の周縁３ａがＹ方向に沿って延在する箇所では、電極間ギャップ１０６はＹ方向（第１方向）に沿って延在しており、Ｙ方向に直交するＸ方向（第２方向）におけるサイズが、電極配置禁止部３より小さく構成される。電極配置禁止部３がこのような形状を有する場合においても、電極間ギャップ１０６が上記条件を満たすように、スイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４間を電極配置禁止部３の周縁３ａに沿って設けられる。これにより、電極配置禁止部３の大きさに関わらず、各々のスイッチ電極対においてスイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４間における電極間ギャップ１０６のサイズを適度に抑えることができ、静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００を利用した静電容量結合方式タッチスイッチの感度を良好に確保できる。

【0050】

図１２は他の態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００を示す平面図である。この態様では、スイッチ電極対Ｐは、電極配置禁止部３の周縁３ａを全周にわたって囲む。これにより、電極配置禁止部３に対して多方向からの指又は手等の接近によるタッチ判定を精度よく行うことができる。

【0051】

図１３は他の態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００を示す平面図である。この態様では、電極配置禁止部３が略円形状を有する。この場合、電極配置禁止部３の周縁３ａが周方向に沿って延在するため、スイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４間に形成される電極間ギャップ１０６もまた周方向（第１方向）に沿って延在しており、周方向に直交する径方向（第２方向）におけるサイズが、電極配置禁止部３より小さく構成される。このように電極配置禁止部３が略円形状を有する場合においても、前述の態様と同様に、電極間ギャップ１０６が上記条件を満たすように、スイッチ駆動電極１０２及びスイッチ受信電極１０４間を電極配置禁止部３の周縁３ａに沿って設けることで、電極配置禁止部３に対して多方向からの指又は手等の接近によるタッチ判定を精度よく行うことができる。

【0052】

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

【0053】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0054】

（１）一態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン（例えば上記実施形態の静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００）は、
電極配置禁止部（例えば上記実施形態の電極配置禁止部３）を有する基材（例えば上記実施形態のセンサー基板２）と、
前記基材上に前記電極配置禁止部の周縁（例えば上記実施形態の周縁３ａ）に沿ってそれぞれ延在し、電極間ギャップ（例えば上記実施形態の電極間ギャップ１０６）を介して互いに配置されたスイッチ駆動電極（例えば上記実施形態のスイッチ駆動電極１０２）及びスイッチ受信電極（例えば上記実施形態のスイッチ受信電極１０４）を含む、少なくとも１つのスイッチ電極対（例えば上記実施形態のスイッチ電極対Ｐ）と、
を備え、
前記電極間ギャップは、前記電極間ギャップが延在する第１方向に直交する第２方向において、前記電極配置禁止部より小さい。

【0055】

上記（１）の態様によれば、スイッチ駆動電極及びスイッチ受信電極を含むスイッチ電極対が電極配置禁止部に沿って設けられる。スイッチ駆動電極及びスイッチ受信電極の電極間ギャップは、電極間ギャップが延在する第１方向に直交する第２方向において、電極配置禁止部より小さく形成される。これにより、電極配置禁止部のサイズが大きい場合であっても電極間ギャップを小さく形成できるため、良好な感度でタッチ判定が可能な静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを実現できる。

【0056】

（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記少なくとも１つのスイッチ電極対は、前記周縁の一部に沿って配置され、前記電極配置禁止部を介して互いに対向するように配置された第１スイッチ電極対（例えば上記実施形態の第１スイッチ電極対Ｐ１）、及び、第２スイッチ電極対（例えば上記実施形態の第２スイッチ電極対Ｐ２）を含む。

【0057】

上記（２）の態様によれば、電極配置禁止部の周縁に沿って複数のスイッチ電極対を設けることで、より探知判定精度の高い静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを実現できる。

【0058】

（３）他の態様では、上記（２）の態様において、
前記第１スイッチ電極対、及び、前記第２スイッチ電極対は、前記スイッチ駆動電極及び前記スイッチ受信電極の一方が互いに電気的に接続される。

【0059】

上記（３）の態様によれば、複数のスイッチ電極対のうちスイッチ駆動電極及びスイッチ受信電極の一方が互いに電気的に接続される。これにより、１つの電極配置禁止部に対応して設けられるスイッチ電極数を実質的に削減することで、例えばスイッチ電極の切替制御を簡略化することができる。

【0060】

（４）他の態様では、上記（３）の態様において、
前記スイッチ駆動電極及び前記スイッチ受信電極のうち前記電極配置禁止部から遠い方が互いに電気的に接続される。

【0061】

上記（４）の態様によれば、スイッチ駆動電極及びスイッチ受信電極のうち電極配置禁止部から遠い方を電気的に接続することにより、１つの電極配置禁止部に対応して設けられるスイッチ電極数を実質的に削減できる。

【0062】

（５）他の態様では、上記（２）から（４）のいずれか一態様において、
前記第１スイッチ電極対に基づく第１判定結果と、前記第２スイッチ電極対に基づく第２判定結果とに基づいて、スイッチのタッチ判定を行う。

【0063】

上記（５）の態様によれば、２つのスイッチ電極対における判定結果に基づいてタッチ判定を行うことで、単体のスイッチ電極対における判定結果のみに基づくタッチ判定に比べて、精度の高い判定が可能となる。

【0064】

（６）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記少なくとも１つのスイッチ電極対は、前記周縁を全周にわたって囲む。

【0065】

上記（６）の態様によれば、周縁を全周にわたって囲むようにスイッチ電極対を設けることで、電極配置禁止部に対して多方向からの指又は手等の接近によるタッチ判定を精度よく行うことができる。

【0066】

（７）他の態様では、上記（１）から（６）のいずれか一態様において、
前記スイッチ駆動電極及び前記スイッチ受信電極の各々は、
前記第１方向に沿って延在する電極本体部（例えば上記実施形態の電極本体部１０２ａ、１０４ａ）と、
前記電極本体部から前記第２方向に沿って前記電極間ギャップに向けて突出する櫛歯部（例えば上記実施形態の櫛歯部１０２ｂ、１０４ｂ）と、
を有する。

【0067】

上記（７）の態様によれば、スイッチ駆動電極及びスイッチ受信電極の各々を電極本体部と櫛歯部との組み合わせによって構成することで、スイッチ駆動電極及びスイッチ受信電極の間における容量結合を増やし、感度のよい静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを実現できる。

【0068】

（８）他の態様では、上記（１）から（７）のいずれか一態様において、
前記電極配置禁止部は、前記基板の法線方向から見て、略円形状、又は、略矩形状を有する。

【0069】

上記（８）の態様によれば、基板上に形成される電極配置禁止部が様々な形状を有する場合においても、電極配置禁止部のサイズに関わらず電極間ギャップを小さく形成することで、良好な感度でタッチ判定が可能な静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを実現できる。

【0070】

（９）他の態様では、上記（１）から（８）のいずれか一態様において、
前記電極配置禁止部は前記基材に形成された穴部である。

【0071】

上記（９）の態様によれば、電極配置禁止部が基材に形成された穴部として構成される。これにより、例えば、基材の一方側に配置された光源からの光が穴部を介して、基材の他方側に配置された意匠に到達することで、意匠を投影描写するような発光タッチパネルに適用可能な静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを実現できる。

【0072】

（１０）他の態様では、上記（１）から（８）のいずれか一態様において、
前記電極配置禁止部は光を透過可能な材料から形成される。

【0073】

上記（１０）の態様によれば、電極配置禁止部が光を透過可能な材料から形成される。これにより、例えば、基材の一方側に配置された光源からの光が電極配置禁止部を透過し、基材の他方側に配置された意匠に到達することで、意匠を投影描写するような発光タッチパネルに適用可能な静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターンを実現できる。

【0074】

（１１）一態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチは、
上記（１）から（１０）のいずれか一態様に係る静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン（例えば上記実施形態の静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン１００）を備える。

【0075】

上記（１１）の態様によれば、光源基板に設けられた光源からの光を意匠パネルに設けられた意匠面に導くために、基板上に穴部が設けられる静電容量結合方式タッチスイッチにおいて、穴部のサイズが大きい場合であっても電極間ギャップを小さく形成することで、良好な感度でタッチ判定が可能な静電容量結合方式タッチスイッチを実現できる。

【符号の説明】

【0076】

１ 発光タッチパネル
２ センサー基板
３ 電極配置禁止部
４ 光源基板
５ 光源
６ 意匠パネル
７ 意匠面
９ 発振器
１０ ｓｉｎ信号同期発信回路
１１ ｃｏｓ信号同期発信回路
１２，１７，２０ａ，２０ｂ 増幅回路
１３ａ 駆動側切替回路
１３ｂ 受信側切替回路
１６ 電流電圧変換回路
１８ バントパスフィルタ回路
１９ａ，１９ｂ 掛算回路
２１ａ，２１ｂ ローパスフィルタ
２２ Ａ／Ｄ変換回路
２３ 切替制御回路
２４ 制御回路
１００ 静電容量結合方式タッチスイッチ用電極パターン
１０２ スイッチ駆動電極
１０２ａ，１０４ａ 電極本体部
１０２ｂ，１０４ｂ 櫛歯部
１０３ 駆動ライン
１０４ スイッチ受信電極
１０５ 受信ライン
１０６ 電極間ギャップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】