(57)【要約】【課題】複数のタッチパネルが近接した場合であっても誤動作が生じにくい操作装置を提供する。【解決手段】送信電極と、受信電極とを有し、前記送信電極と前記受信電極との間に生ずる静電容量に基づき物体の近接を検出するタッチパネルを備える操作装置であって、前記操作装置は、第１の前記タッチパネルと、前記第１のタッチパネルの操作領域に近接して配置された第２の前記タッチパネルとを備え、前記第１のタッチパネルは、前記第２のタッチパネルの送信電極と最も近接する所定の領域に、低インピーダンス点に接続されたガード電極を有し、前記ガード電極と前記第１のタッチパネルの受信電極との間に、離間領域を有する。。【選択図】図３
2020035361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信電極と、受信電極とを有し、前記送信電極と前記受信電極との間に生ずる静電容量に基づき物体の近接を検出するタッチパネルを備える操作装置であって、
前記操作装置は、第１の前記タッチパネルと、前記第１のタッチパネルの操作領域に近接して配置された第２の前記タッチパネルとを備え、
前記第１のタッチパネルは、前記第２のタッチパネルの送信電極と最も近接する所定の領域に、低インピーダンス点に接続されたガード電極を有し、
前記ガード電極と前記第１のタッチパネルの受信電極との間に、離間領域を有する
操作装置。
【請求項２】
前記操作装置は、さらに表示装置を備え、
前記操作領域は前記表示装置の所定の表示領域に対する操作を受け付ける領域であり、
前記所定の領域は、前記表示領域内において前記第２のタッチパネルの送信電極と最も近接する領域である
請求項１記載の操作装置。
【請求項３】
前記ガード電極は、前記低インピーダンス点としてのグランドに接続される
請求項１または２記載の操作装置。
【請求項４】
前記離間領域は、前記第１のタッチパネルにおいて隣接して配置された前記受信電極と前記送信電極との間の離間距離よりも大きい幅を有する
請求項１ないし３のいずれかに記載の操作装置。
【請求項５】
前記離間領域は、前記ガード電極の代表幅と略等しい幅を有する
請求項４記載の操作装置。
【請求項６】
前記第１のタッチパネルは、前記ガード電極と、前記第１のタッチパネルの受信電極との間に前記第１のタッチパネルの送信電極を備える
請求項１ないし５のいずれかに記載の操作装置。
【請求項７】
前記ガード電極は、複数のくびれを有する略長方形の形状であり、
前記第１のタッチパネルの前記送信電極の引き出し線は前記くびれにおいてガード電極と交差する
請求項１ないし６のいずれかに記載の操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルを備えた操作装置に関し、さらに詳しくは、複数のタッチパネルが近接した場合であっても誤動作が生じにくい操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
操作装置上における指などの近接点や接触点を検知する技術として、静電容量方式タッチパネルが従来技術として知られている。
【０００３】
従来の静電容量方式タッチパネルの構成を図８に模式的に示す（例えば特許文献１）。従来の静電容量方式タッチパネルは、検出領域９０１、パネル９０２、配線９０３、制御ＩＣ（Integrated Circuit）９０４、Ｙ検出電極９１０、Ｘ検出電極９２０を有する。検出領域９０１はタッチ操作を受け付ける領域である。パネル９０２は電極や配線が形成される基材である。配線９０３は、Ｙ検出電極９１０とＸ検出電極９２０とを、制御ＩＣ９０４に接続する。制御ＩＣ９０４は、Ｙ検出電極９１０とＸ検出電極９２０間に生じる静電容量を検出する。
【０００４】
人の指などの導体が検出電極に近づくと、電極と導体との間に寄生容量が発生する。このため、Ｙ検出電極９１０とＸ検出電極９２０との間に微小な静電容量の変化が発生する。この静電容量の変化は制御ＩＣ９０４によって検出される。例えば、Ｙ検出電極９１０、Ｘ検出電極９２０をそれぞれ受信電極、送信電極とし、電極間にパルス電圧などの検出信号を印加することなどにより検出することができる。静電容量が変化したＹ検出電極９１０とＸ検出電極９２０との組み合わせを評価することにより、検出領域９０１内における導体の近接点の位置を検出することができる。
【０００５】
一方で、上記のように静電容量の微小な変化を利用する原理上、外来の電気的ノイズに弱く、誤動作を起こしやすいという特性がある。そのため、例えば特許文献２では遮蔽電極をパネルの外周や、配線の周囲に設けることにより対策を取ることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＵＳ２００７／０２７３５６０Ａ１
【特許文献２】特開２０１０−２１８５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、タッチパネルを２つ近接して配置したい時を考える。この場合、別のタッチパネルの検出信号による干渉が外来ノイズとなる。しかし、検出領域に対して別のタッチパネルが極めて近接していたり、さらには重畳したりするような場合には、電極のレイアウト上の制約で、適切な遮蔽電極を配置することができないことがある。このため、別のタッチパネルの送信電極からの干渉に対して適切な対策をとることができない。ゆえに、タッチパネルの誤動作を抑制することができなかった。本発明の目的は、別のタッチパネルが検出領域に極めて近接して配置される場合でも、干渉による誤動作を抑制することができるタッチパネルを備えた操作装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による操作装置は、送信電極と、受信電極とを有し、前記送信電極と前記受信電極との間に生ずる静電容量に基づき物体の近接を検出するタッチパネルを備える操作装置であって、前記操作装置は、第１の前記タッチパネルと、前記第１のタッチパネルの操作領域に近接して配置された第２の前記タッチパネルとを備え、前記第１のタッチパネルは、前記第２のタッチパネルの送信電極と最も近接する所定の領域に、低インピーダンス点に接続されたガード電極を有し、前記ガード電極と前記第１のタッチパネルの受信電極との間に、離間領域を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、別のタッチパネルが極めて近接して配置される場合でも、干渉による誤動作を抑制する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を用いた電子機器の概要を説明する図である。
【図２】本発明を用いたインターフェース部の概要を説明する図である。
【図３】本発明に係る操作装置の電極構造を説明する図である。
【図４】本発明に係る操作装置の電極構造を説明する図である。
【図５】図３のＡ−Ａ断面指示線に対応する断面図である。
【図６】比較例１に係る操作装置を説明する断面図である。
【図７】比較例２に係る操作装置を説明する断面図である。
【図８】従来構成による操作装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、図面は説明を優先するため、必ずしも正確な縮尺ではない模式的な記載である。
【００１２】
＜１．操作装置を備える電子機器の概要＞
図１を用いて、本発明の実施形態に係る操作装置を備える電子機器の説明を行う。図１は電子機器１の外形斜視図である。本実施形態では電子機器１は、車載用のカーナビゲーション装置である。電子機器１は本体１００と、インターフェース部１０１とを有する。本体１００は、通信、操作、表示制御などの各種処理を行う。インターフェース部１０１は、表示装置２００と、本発明に係る操作装置２０１とを有する。すなわち、本発明に係る操作装置２０１は、カーナビゲーション装置に取り付けられ、インターフェース部１０１においてユーザの操作を受け付けるためのものである。
【００１３】
なお、操作装置２０１を備える電子機器１は他の機器でもよく、例えば、オーディオ装置、ＡＶ（Audio Visual）機器、ワンセグ・フルセグテレビ、ドライブレコーダ、通信機器等であってもよい。また車載機器に限らず、例えば冷蔵庫、テレビなどの家庭用電子機器、パーソナルコンピュータ、携帯端末等であってもよい。
【００１４】
図２はインターフェース部１０１の斜視図である。インターフェース部１０１は、表示装置２００と、本発明に係る操作装置２０１とを有する。表示装置２００は、例えば薄型表示パネルで構成される。本体１００において表示制御された各種操作用のインターフェースや画像などを表示する。具体的には液晶パネル、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）パネル、電子ペーパーなどで構成される。操作装置２０１は第１のタッチパネル３００と、第２のタッチパネル４００とを有する。
【００１５】
第１のタッチパネル３００は、検出領域３０１と、タッチセンサ３０２とを有する。
【００１６】
検出領域３０１は、ユーザの操作を受け付ける領域である。なお本実施形態では第1のタッチパネル３００に対して表示装置を対応付ける。つまり、表示装置２００に表示される映像のどこの座標が操作されたか、と、第１のタッチパネルの検出領域３０１のどこの位置が操作されたか、とを対応付ける。本実施の形態では検出領域３０１と表示装置の実際の表示領域は略同一であることを想定する。しかし、表示装置が実際に表示を行う領域の内、一部の領域に対して検出領域３０１を対応させてもよい。また表示が行われないエリアも多少含んだ領域、例えば額縁のような領域に対して検出領域３０１を対応させてもよい。つまり検出領域３０１とは、インターフェース部１０１が表示装置によって行う画面表示に対し、操作を受け付けたい領域として対応付けするとよい。
【００１７】
タッチセンサ３０２は、ユーザのタッチ操作を検出する。詳細は後述する。
【００１８】
第２のタッチパネル４００は、筐体４０６と、検出領域４０１と、タッチセンサ４０２とを有する。筐体４０６は、タッチセンサ４０２および周辺回路などを収納するためのいわゆるケースである。また実際にユーザが触って操作を行う部分を提供する。検出領域４０１は、ユーザのタッチ操作を検出する領域である。タッチセンサ４０２は、ユーザのタッチ操作を検出する。詳細は後述する。
【００１９】
第２のタッチパネル４００は、第１のタッチパネル３００の検出領域３０１の１辺に接する位置に配置される。本実施の形態では、第２のタッチパネル４００は、第１のタッチパネル３００が提供する主たる操作手段に対して、補佐的な操作手段を提供することを想定する。例えば、表示装置にはナビゲーション画面を表示させておき、第１のタッチパネル３００には、主たる操作として地図の移動や経路選択などの操作を提供させる。一方、第２のタッチパネル４００には、「現在地に戻る」、「メニューを表示させる」、「オーディオ機能に切り替える」などのショートカットといった補佐的な操作を提供させる。
【００２０】
なお、インターフェース部１０１は、表示装置２００の代わりにユーザに対して操作のインターフェースを提示するものを配置してもよい。例えばインターフェースとして操作位置に対応するシステムの動作が印刷された紙などである。また表示装置２００が無くてもよい。操作装置２０１のみの構成においても本発明の効果は損なわれるものではない。
【００２１】
＜２．操作装置の詳細＞
図３、図４、および図５を用いて本実施の形態における操作装置２０１の構造について詳細説明する。図３は第１のタッチパネル３００の電極構造の平面図である。図４は第２のタッチパネル４００の電極構造の平面図である。図５は操作装置２０１のＡ−Ａ間の断面図であり、特に第２のタッチパネル４００近傍について図示している。前述のように。本実施の形態における操作装置２０１は、第１のタッチパネル３００と、第２のタッチパネル４００とを備える。
【００２２】
第１のタッチパネル３００は、前述のように検出領域３０１とタッチセンサ３０２を有する。タッチセンサ３０２は、基材３０３、受信電極群３１０、送信電極群３２０、絶縁層３０６、保護層３０７、配線３０４、制御ＩＣ３０５、低インピーダンス点３０８、離間領域３３０、ガード電極３４０を有する。
【００２３】
基材３０３は、主に接触を検知するための電極が形成される。具体的には、受信電極群３１０、送信電極群３２０、絶縁層３０６、保護層３０７、配線３０４、離間領域３３０、ガード電極３４０が形成される。なお、基材３０３において検出対象が近接ならびに接触する面を表面とする。またその逆側を裏面とする。つまり表面はユーザに対向し、操作される面ととらえることもできる。前述の電極などは基材３０３の裏面に形成される。基材３０３は例えばガラスやプラスチックを材質として用いる。材質は、電極の作製プロセスや求められる透過性などに応じて適宜選択できる。基材３０３は、板状の形状である。
【００２４】
なお、上記の電極などは裏面ではなく、表面に形成してもよい。また基材３０３は１つだけでなく、複数使用してもよい。後述のように基材３０３には電極群を形成するが、複数の基材に適宜電極を振り分けて形成し、接続する構成としてもよい。具体的には例えば、受信電極群３１０とガード電極３４０を形成する基材と、送信電極群３２０を形成する基材の計２つの構成としてもよい。
【００２５】
受信電極群３１０は、受信電極３１１と、受信電極間配線３１２を有する。複数の受信電極３１１は、受信電極間配線３１２を介して接続される。受信電極群３１０は、図中Ｘ方向に沿って配置する複数の受信電極３１１が互いに受信電極間配線３１２によって１行分接続して形成されている。つまり、従来のタッチパネルにおけるＹ検出電極９１０に相当する。タッチセンサの面内において、互いに接続する方向とは直交する方向（図中Ｙ方向）に所定の本数を形成する。
【００２６】
受信電極３１１は、略ひし形の形状をした導電性膜で形成された電極である。第１のタッチパネル３００では表示装置２００の表示内容を透過させるために、特に透明導電性材料を用いて形成される。透明導電性材料は例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide；インジウム・スズ酸化物）、ＡＺＯ（Aluminum doped Zinc Oxide；アルミドープ亜鉛酸化物）やＧＺＯ（Gallium doped Zinc Oxide；ガリウムドープ亜鉛酸化物）などの各種亜鉛酸化物、スズ酸化物、導電性ポリマー、グラフェンなど公知の透明導電性各種材料を使用することができる。それらをスパッタ法、蒸着法、スピンコート法などによって基材３０３上に堆積する。その後エッチングによって所定の電極パターンを形成する。また堆積時に所定のマスクパターンを用いて直接透明導電性材料のパターンを形成する手法を用いてもよい、また、インクジェット法やスクリーン印刷法などでパターンを形成する手法を用いてもよい。なお後述するが、第２のタッチパネル４００のように表示内容を透過する必要がない場合は、透過性の低い導電性材料で形成することもできる。その場合、例えば銅やアルミなどの金属が好適である。
【００２７】
受信電極間配線３１２は、受信電極３１１同様に、導電性膜で形成する。隣接する受信電極３１１同士を接続する。本実施例では、受信電極３１１とは別の層に分けて形成することを想定する。なお、同一層に１つのパターンとして形成してもよい。
【００２８】
受信電極群３１０は、該電極群の端部において配線３０４と接続される。なお、受信電極群３１０、および送信電極群３２０の最も端となる電極はひし形でなくてもよい。例えば、本実施の形態では、検出領域３０１のエッジや離間領域３３０に平行にひし形の一部を欠けさせた形状、具体的には三角形の電極形状としている。
【００２９】
送信電極群３２０は、送信電極３２１と、送信電極間配線３２２を有する。複数の送信電極３２１は、送信電極間配線３２２を介して接続される。送信電極群３２０は、図中Ｙ方向に沿って配置する複数の送信電極３２１が互いに送信電極間配線３２２によって１列分接続して形成する。つまり、従来のタッチパネルにおけるＸ検出電極９２０に相当し、Ｘ方向に所定の本数を形成する。
【００３０】
送信電極３２１は、受信電極３１１と同様に略ひし形の形状をした導電性膜で形成された電極である。第１のタッチパネル３００では表示装置２００の表示内容を透過させるために、特に透明導電性材料を用いて形成する。
【００３１】
送信電極間配線３２２は、受信電極間配線３１２と同様に導電性膜で形成する。隣接する送信電極３２１同士を接続する。本実施例では、送信電極３１１とは同一層に１つのパターンとして形成することを想定する。なお、別の層に分けて形成してもよい。
【００３２】
送信電極群３２０は、受信電極群３１０と同様に該電極群の端部において配線３０４と接続される。形状についても同様にひし形でなくてもよい。本実施の形態では三角形としている。
【００３３】
受信電極３１１と送信電極３２１は、互いに交互に隣接する形で配置される。具体的には、受信電極３１１の４辺と向かい合う位置に送信電極３２１を配置する。同様に送信電極３２１の辺と向かい合う位置には受信電極３１１が配置する。つまり、受信電極３１１はその４辺を送信電極３２１で囲まれ、同様に送信電極３２１はその４辺を受信電極３１１で囲まれる。
【００３４】
互いに隣接して配置された受信電極３１１と送信電極３２１は電気的に結合している。そのため電極間隔や後述する絶縁層３０６の誘電率などに応じた所定の静電容量が生ずる。指などの導体が接近すると電気的結合に乱れが生じ、静電容量に変化が起こる。これを検知することで指の接近を検出することができる。検出の詳細は後述する。
【００３５】
なお、送信電極群３２０がＸ検出電極９２０に、受信電極群３１０がＹ検出電極９１０に相当する、としたが、この限りではない。逆に受信電極群３１０がＸ検出電極９２０に、送信電極群３２０がＹ検出電極９１０に相当するようにしてもよい。
【００３６】
また、図３においては受信電極群３１０と送信電極群３２０は直交する形で配置するよう図示しているが、この限りではない。斜めで交わらせて平行四辺形を張る配置としてもよい。また、送信電極群３２０、受信電極群３１０は直線ではなく曲線に沿わせて配置させてもよい。設計により適宜選択できる。
【００３７】
絶縁層３０６は、受信電極群３１０と送信電極群３２０が短絡しないように配置される。具体的には、受信電極間配線３１２と送信電極間配線３２２の間に特に形成される。本実施の形態では受信電極群３１０、送信電極群３２０、送信電極間配線３２２は基材上の同一の層、つまり、基材３０３の裏面方向に略同一の高さの領域に形成される。例えば、送信電極間配線３２２で接続された送信電極群３２０のパターンと、複数の受信電極３１１とは、同一のプロセスにおいてまず形成される。その後、絶縁層３０６を送信電極間配線３２２の上に形成し、送信電極間配線３２２の絶縁処理を行う。その上から受信電極間配線３１２を形成し、受信電極３１１同士を接続する。なお、いずれの電極間配線を電極と同一層に形成するかは、適宜設計上の要求に応じて定めることができる。例えば、受信電極間配線３１２を電極と同一層に形成してもよい。また、所定の領域では受信電極間配線３１２を、所定の領域では送信電極間配線３２２を、というように領域ごとに分けて形成してもよい。また電極群を形成した後、絶縁特性を向上させるために全面に絶縁層３０６を形成してもよい。絶縁層３０６は、シリカや窒化ケイ素などの無機系や、ポリマーなどの有機系の公知の絶縁材料を使用して形成する。
【００３８】
配線３０４は、基材３０３上に形成され、受信電極群３１０、送信電極群３２０それぞれと、制御ＩＣ３０５とを接続する。
【００３９】
保護層３０７は、各種電極、配線３０４、絶縁層３０６など、基材３０３上に形成した種々のパターンを保護するために形成する。本実施の形態ではパターンを形成した基材３０３裏面の最も外層に形成する。保護層３０７はポリマーやフィルムなどによって形成する。単一の層ではなく、ＡＲ（Anti-Reflection；反射防止）コートなどを併せて行ってもよい。
【００４０】
制御ＩＣ３０５は、配線３０４を介して受信電極群３１０と送信電極群３２０とに接続される。本実施の形態では制御ＩＣ３０５は別基板に配置されることを想定する。したがって、配線３０４は一旦ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film；異方性導電性フィルム）などを用いた図示しない接続部を介してフレキシブルケーブルなどに接続され、別の基板に配置した制御ＩＣ３０５と接続する。
【００４１】
制御ＩＣ３０５は、指などの導体の近接と近接位置を検出する。そのために送信電極群３２０と受信電極群３１０との間に生じる静電容量の変化を検出する。制御ＩＣ３０５は検出を行いたいＸ座標に相当する位置の送信電極群３２０に対して検出信号を印加する。検出信号は例えば所定の周期と幅を有するパルス電圧である。検出信号に対して受信電極群３１０から流れてくる電流を検出する。
【００４２】
ここで、あるｎ番目の送信電極群３２０に検出信号を与えた時に、あるｍ番目の受信電極群３１０に流れた電流について考える。ｎ番目の送信電極群３２０とｍ番目の受信電極群３１０との最近接点、交点付近について考える。この時、交点付近で隣接する送信電極３２１と、受信電極３１１との間には前述のように所定の静電容量が生じている。また周辺の導体や誘電体の配置やそれらの電位などによって定まる、浮遊容量などとも呼ばれる所定の寄生容量が電極群の間に生じている。これら２つの静電容量がｎ番目の送信電極群３２０とｍ番目の受信電極群３１０間に生じる静電容量をほぼ決定している。
【００４３】
交点付近に何も近接していない通常状態の場合、上記の静電容量に対応した電流が検出される。
【００４４】
一方、交点付近に指などの導体が近接してきた場合、導体と送信電極３２１との間に新たに寄生容量が発生する。この寄生容量は、元の静電容量に対して並列で追加される形となる。したがってｎ番目の送信電極群３２０とｍ番目の受信電極群３１０間に生じる静電容量は増加する。そのため、通常状態に比べ、検出信号に対応して流れる電流が減少する。この減少度合に対して、適宜しきい値を設定することで、ｍ番目の受信電極群３１０とｎ番目の送信電極群３２０の交点、つまりｍ行ｎ列の電極交点近傍の位置に導体が近接したことが検出できる。制御ＩＣ３０５は検出信号を印加する送信電極群３２０と、電流を検出する受信電極群３１０を適宜切り替えながらマトリックス走査を行うことで、検出範囲のいずれの位置に導体が近接しているかを検出することができる。
【００４５】
上記の例においては、ｍ行ｎ列の１組の電極群間の静電容量の変化に着目したが、複数の組合せを用いてもよい。例えばｍ行ｎ列を中心に３行３列分計９組の電極群の組合せに対応する９個の静電容量の変化に対して、所定のピーク形状をあてはめる手法がある。この手法ではピーク位置が数値的に算出できるため、面内の連続的な近接位置の検出が可能になる。検出の手法については種々公知の手法があり適宜選択することができる。
【００４６】
なお、制御ＩＣ３０５は、基材３０３上に配置されてもよい。この場合、配線３０４を介して直接受信電極群３１０、送信電極群３２０と接続される。また制御ＩＣ３０５そのものを、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）などを用いて基材３０３上に直接形成してもよい。
【００４７】
低インピーダンス点３０８は、配線３０４を介してガード電極３４０に接続される。低インピーダンスとは、ガード電極３４０から逃がしたいノイズや、干渉して流入する検出信号などで決定される所定の周波数帯においてインピーダンスが低いことを指す。例えば接地点、すなわちグランドである。ガード電極３４０は低インピーダンス点３０８に接続されることで、接地インピーダンスが低く保たれる。これにより、第２のタッチパネルの送信電極４２０からの検出信号、すなわち干渉による電気的ノイズを速やかに逃すことができる。
【００４８】
ここで、離間領域３３０およびガード電極３４０の説明に移る前に、第２のタッチパネル４００について以下説明を行う。離間領域３３０およびガード電極３４０は、その構成において第２のタッチパネル４００との関係が重要なためである。第２のタッチパネルは、前述のように筐体４０６、検出領域４０１、タッチセンサ４０２を有する。タッチセンサ４０２は、基材４０３、受信電極４１０、送信電極４２０、配線４０４、制御ＩＣ４０５を有する。第２のタッチパネル４００は、第１のタッチパネル３００と同様の構成としてもよいが、本実施の形態では補佐的な操作手段の提供を念頭に、より小規模な構成について説明する。
【００４９】
基材４０３は、主に接触を検知するための電極が配置される。具体的には送信電極４２０、受信電極４１０、配線４０４が基材上に形成される。基材４０３は例えば可撓性のフィルムなどで形成される。可撓性のフィルムは例えばプラスチックやポリマーを用いる。具体的にはポリイミドなどである。
【００５０】
送信電極４２０および受信電極４１０は、基材４０３上において、互いに隣接する位置に配置される。材質は導電性膜で形成される。本実施の形態では、第２のタッチパネル４００は横並び１列に配置された、いわゆるボタンに対する操作を、検出領域４０１におけるタッチ操作として検出することを想定する。そのため、受信電極４１０は、ボタン、すなわち検出領域４０１が並ぶ方向（図中Ｘ方向）に複数配置する。送信電極４２０は、受信電極４１０の並びとは直交する方向（図中Ｙ方向）に、計２本を受信電極４１０の両側を囲むように配置する。両側に配置した２本の送信電極４２０は電気的に導通させる。これにより、送信電極４２０と受信電極４１０とは電気的に結合し、電極間隔、基材４０３の誘電率、周囲のパターンなどによって定まる所定の静電容量が生じる。第１のタッチパネルと同様に、指などの導体が近接すると、該静電容量に変化が生じる。
【００５１】
なお、送信電極４２０は、受信電極４１０の両側に配置するとしたが、例えば片方だけの構成でもよい。またボタン数、つまり検出領域４０１の数に対し、図４に示すようにＸ方向に受信電極４１０を複数配置し、送信電極４２０は両側に１つずつ配置する構成をとったが、逆に受信電極４１０は１つとして配置し、として送信電極４２０をＸ方向に複数配置する構成としてもよい。送信電極４２０および受信電極４１０をどちらも複数Ｘ方向に配置して検出領域４０１の１つに対して送信電極４２０と受信電極４１０とが１対１対応となるように配置してもよい。いずれかの構成にするかは設計に応じて適宜選択するとよい。
【００５２】
なお、第１のタッチパネル３００と同様に材質には透明導電性材料を用いてもよいが、背面の映像を透過して表示する必要がなければ透明である必要もない。例えば銅やアルミなどの金属でよい。また背面から照明用に光を透過させたい場合は、光を透過させたい領域をメッシュなどのパターンとして形成する構成としてもよい。つまり、第２のタッチパネル４００の基材４０３と送信電極４２０、受信電極４１０、配線４０４は、フレキシブル基板として形成すると好適である。
【００５３】
配線４０４は、受信電極４１０と送信電極４２０と、制御ＩＣ４０５とを接続する。受信電極４１０などと同様に、導電性材料で基材４０３上に形成される。
【００５４】
制御ＩＣ４０５は、配線４０４を介して受信電極４１０と送信電極４２０とに接続される。送信電極４２０と受信電極４１０との間に生ずる静電容量の変化に基づき、指などの導体の近接を検出する。検出原理は第１のタッチパネル３００と同様である。
【００５５】
第１のタッチパネル３００に戻り、ガード電極３４０と、離間領域３３０について説明する。概要として、ガード電極３４０と離間領域３３０とは、受信電極群３１０と、第２のタッチパネルの送信電極４２０との間に配置され、さらに第２のタッチパネルの送信電極４２０に近接する位置に配置される。つまり、干渉源となる第２の送信電極４２０の近傍であって、受信電極群３１０との間に、ガード電極３４０と離間領域３３０とを配置する。
【００５６】
ガード電極３４０は、ガード電極素片３４１と、くびれ部３４２とを有する。
【００５７】
ガード電極素片３４１は、第２のタッチパネルの送信電極４２０に近接し、第２のタッチパネルの送信電極４２０と受信電極群３１０との間に配置される。ガード電極素片３４１は略六角形形状を有する。またガード電極素片３４１同士は互いに電気的に接続される。本実施の形態においては、第２のタッチパネル４００が検出領域３０１に接する形で配置されるため、ガード電極素片３４１は検出領域３０１の端部に接する形で配置される。このように配置することで、第１のタッチパネルの電極の中では、ガード電極素片３４１が第２のタッチパネルの送信電極４２０と最近接する形となる。したがって、より距離を隔てた配置となる受信電極群３１０などに比べ、より強固に送信電極４２０と電気的な結合を形成することできる。具体的には、受信電極群３１０に比べ、ガード電極素片３４１と送信電極４２０との間に生じる寄生容量が大きくなる。そのため、ガード電極素片３４１と送信電極４２０との間のインピーダンスは、受信電極群３１０と送信電極４２０との間のインピーダンスより低くなる。
【００５８】
ここで、タッチ操作の検出における干渉について説明する。前述のように、第１のタッチパネル３００と、第２のタッチパネル４００とは、制御ＩＣとして、制御ＩＣ３０５と制御ＩＣ４０５とを別々に、それぞれ有している。この時、制御ＩＣが類似した製品であったりすると、静電容量の検出に用いる検出信号も同様の特性となることがある。同様の特性とは例えばパルスの周期や印加タイミング、パルス幅、パルス電圧などが近しいということである。したがって、送信電極４２０に印加した検出信号による干渉によって受信電極群３１０に電流が流れた場合、第１のタッチパネル３００の制御ＩＣ３０５にとっては、それが、自身が印加した検出信号によるものか、それとも干渉によるものか、の区別がつかない状況が生じうる。具体的にはたまたま印加パルスのタイミングが合致したときなどである。このような場合、送信電極４１０から受信電極群３１０に電流が流れることで、本来期待される送信電極群３２０と受信電極群３１０との間に生じる静電容量に対応した電流に、さらに追加で電流が流れる、つまり制御ＩＣ３０５が検出する電流は増えることになる。
【００５９】
端的には、指などの導体が近接した場合の誤作動が顕著である。前述のように、指などが近接する状況においては、送信電極群３２０と受信電極群３１０との間に生じる静電容量のほかに指との間にも寄生容量が生じる。そのため、検出信号に対応する電流は減少することが期待される。しかしながら、干渉が起きた場合、送信電極４２０からの電流が追加で受信電極群３１０に流れる。すると、本来電流が減るべき状況であっても、減少分が相殺されて、電流が減少しない、もしくは減少量が少ないという状況が生じる。このため、制御ＩＣ３０５は、指などは近接していない、と誤検知する場合がある。
【００６０】
また電流の減少によって静電容量の変化を検出するのではなく、複数の電極群の組合せに対応して得られる複数の電流値にピーク形状をあてはめる方法では、各電極群間において検出のタイミングが異なることがあり、この場合干渉の発生具合に応じて電流値がばらつく。そのため、状況によっては逆に近接していると誤検知したり、実際とは異なる位置に近接したと誤検知したりする状況も生じうる。
【００６１】
本実施の形態の構成においては、送信電極４２０に印加された検出信号は、ガード電極素片３４１の方に主として伝播する。これは受信電極群３１０よりもガード電極素片３４１の方が送信電極４２０と電気的に強く結合し、寄生容量が大きいためである。換言すればインピーダンスが低いためである。また、ガード電極素片３４１は互いに接続しあい、配線３０４を介して低インピーダンス点３０８に接続されている。したがってガード電極素片３４１に伝播した検出信号は受信電極群３１０には伝播せず、速やかに低インピーダンス点３０８の方へと逃がされる。つまり、ガード電極素片３４１を本実施の形態のように配置することで、第２のタッチパネルの送信電極４２０からの検出信号によって受信電極群３１０に電流が流れることを抑制することができる。つまり、検出信号同士の干渉を抑制することができる。したがって、第１のタッチパネル３００の誤動作を抑制することができる。
【００６２】
なお、ガード電極素片は検出領域３０１の端部に配置するとしたが、その限りではない。第２のタッチパネル４００が検出領域３０１内部にも重畳する場合は、ガード電極素片３４１は、検出領域３０１内部で第２のタッチパネル４００に最近接する位置に配置してもよい。逆に、第２のタッチパネル４００の端部が検出領域３０１外にある場合は、ガード電極素片３４１は、検出領域３０１からはみ出す形で配置してもよい。ガード電極素片３４１は受信電極群３１０や送信電極群３２０と同様に、各種の透明導電性材料を用いて各種の公知の手法によって形成される。またべた面パターンのほか、メッシュパターンなどとしてもよい。
【００６３】
くびれ部３４２は、送信電極群３２０と配線３０４とを接続する引き出し線と、ガード電極とを交差させるための領域である。つまりくびれ部３４２は送信電極群３２０の配置周期に合わせて周期的に配置される。くびれ部３４２を形成することで、送信電極群３２０の引き出し線とガード電極３４０とが重なり合う面積が減少し、寄生容量が減少する。このような引き出し線などが重なり合うことで生じる寄生容量は、指などの導体が近接しても変化しない。つまり、全体の電極間に生じる全体の静電容量に対して、指などの導体が近接しても変化しない成分である。したがって、該寄生容量を小さく保つことで、電極間の静電容量が変化する際の変化分の割合を高く保つことができる。すなわち。検出精度を向上させることができる。本実施の形態においては、くびれ部３４２の形状はガード電極３４０の両側に配置された台形の楔形状の切り欠きである。換言すれば、略六角形形状のガード電極素片３４１をＸ方向に頂点で接続する際の切り欠き部分である。例えばガード電極素片３４１を長方形形状とし、くびれ部３４２は所定の離隔を設けて接続する形状や、同様にガード電極素片３４１を角丸の長方形形状や角面取り長方形、つまり八角形形状などとしてもよい。
【００６４】
また、電極構造によっては、くびれ部３４２は形成しなくてもよい。例えば送信電極群３２０を、本実施の形態のようにＹ方向下端から引き出すのではなく、Ｙ方向上端から配線３０４に引き出す場合はガード電極３４０と送信電極群３２０の引き出し配線が交差することがなくなる。つまり、くびれ部３４２は形成しなくてもよい。一方でこの電極構造の場合、配線３０４の引き回しが長くなるため、外来ノイズの影響を受けやすくなる可能性がある。その場合、従来の遮蔽電極構造などを組み合わせてもよい。
【００６５】
離間領域３３０は、ガード電極３４０と受信電極群３１０との間に配置される。便宜上、離間領域と呼ぶが、換言すれば導電性パターンを形成しない領域のことである。つまり、ガード電極３４０と受信電極群３１０との間に、導電性のパターンが存在しない所定の領域を形成する。離間領域３３０は、受信電極群３１０とガード電極３４０との電気的結合を抑制することを主な目的として形成する。
【００６６】
離間領域３３０は、略長方形形状であり、前述の送信電極群３２０の引き出し線で区切られる形で所定の位置に配置される。実際のところ、ガード電極３４０と受信電極群３１０とは、絶縁のために所定の離間が設けられる。例えば電位差によって決定される絶縁破壊を防ぐために必要な離隔距離などである。しかしながら、本実施の形態では、受信電極群３１０とガード電極３４０との静電的結合を抑制するため、以下の指標で離間を定める。離間領域３３０の幅Ｗ１（ここで離間領域３３０の幅Ｗ１とはガード電極３４０と、送信電極３２１や受信電極３１１を包絡する電極領域との離間距離である）は、隣接した送信電極３２１と受信電極３１１の幅より大きくすることが好ましい。より好適にはガード電極３４０の代表幅Ｗ２（ここでガード電極３４０の代表幅Ｗ２とは、略長方形形状とした場合の長方形の、送信電極４２０から受信電極群３１０に向く方向（図中ではＹ方向）の長さである）と同程度であるとよい。
【００６７】
受信電極群３１０とガード電極３４０とが電気的に結合すると、所定の寄生容量が生じる。前述のようにガード電極３４０は低インピーダンス点３０８に接続されることでインピーダンスを低く保っている。しかし、０ではないある所定の接続インピーダンスにおいて低インピーダンス点３０８に接続されているため、ある所定の接地インピーダンスを有する。例えば配線３０４のインピーダンスなどが接続インピーダンスの主要因となる。この時、前述のように送信電極４２０からの検出信号を低インピーダンス点３０８に逃がそうとした場合を考える。受信電極群３１０とガード電極３４０との間に寄生容量が生じ、前述の接地インピーダンスに比べ無視できない程度にインピーダンスが低くなっている場合には、低インピーダンス点３０８と受信電極群３１０とに電流が分岐することになる。つまり、干渉の抑制効果が下がることになる。
【００６８】
例えば、従来構造の電極として、複数の受信電極群３１０のうち最下段のものをグランドに接続してガード電極３４０とする構成もあり得る。この場合、間に対向する送信電極３２１が導体であること考慮すると、ガード電極３４０と受信電極群３１０との離間距離は、実質的には隣接した送信電極３２１と受信電極３１１の幅と同程度である。したがって、誤作動を抑制する効果はあったものの限定的であった。一方、離間領域３３０の幅をガード電極３４０の代表幅と同程度の幅とした場合、受信電極群３１０とガード電極３４０との静電的結合を効果的に抑制することができ、結果として誤動作の抑制を効果的に行うことができた。
【００６９】
受信電極群３１０とガード電極３４０との間に生じる寄生容量は、基本的には離間Ｗ１を広げることと、基材３０３および絶縁層３０６の誘電率を下げることで低減することができる。しかしながら、離間領域３３０とガード電極３４０を含めた領域は、検出領域３０１内において検出が無効となる領域でもある。したがってＷ１をむやみに広げることは検出領域が減るため好ましくない。本実施の形態では、離間領域３３０に対して前述のような指標を定めることで、離間領域３３０とガード電極３４０を含めた領域、換言すれば、検出領域３０１内において検出が無効となる領域の幅を、受信電極群３１０の１行分よりも狭い幅として構成することができた。このように、ガード電極３４０と離間領域３３０を併せて配置することで、第２のタッチパネル４００からの干渉による誤作動を抑制しつつ、検出無効領域の大きさを実用上問題ない程度に抑えることができる。
【００７０】
なお、離間領域３３０と受信電極群３１０との間には送信電極群３２０を配置してもよい。例えば、最下段の受信電極３１１ａにおいても、周囲を送信電極３２１で囲まれた配置としてもよい。つまり、最下段において受信電極群３１０が直接ガード電極３４０と相対しない配置である。これにより、最下段の受信電極３１１ａにおいても周囲を送信電極３２１で囲まれることになり、受信電極３１１ａと送信電極３２１との静電的結合を強めることで寄生容量の発生を抑制し、誤動作を抑制することができる。
【００７１】
ここで図６を用いて、ガード電極３４０および離間領域３３０を両方とも配置しない場合の比較例１について説明する。つまり従来のタッチパネル２つを単に組み合わせた状態である。ガード電極３４０を配置せず、第２のタッチパネル４００近傍まで受信電極群３１０を配置した場合、受信電極群３１０と第２のタッチパネルの送信電極４２０とが静電的に結合することで寄生容量Ｃｐｘが発生する。第２のタッチパネル４００の送信電極４２０に印加された検出信号は、寄生容量Ｃｐｘを通して受信電極群３１０にも伝搬してくる。タッチパネルに用いる制御ＩＣの制約などにより、検出信号の周期やパルス幅といった特性が類似したものである場合、干渉によって第１のタッチパネル３００の誤動作に繋がる。また近接検出は、送信電極群３２０と受信電極群３１０との間に生じる、寄生容量も含めた静電容量の変化を検出するため、Ｃｐｘのような想定外の寄生容量の発生は感度の低下や誤動作の原因ともなる。
【００７２】
次に図７を用いて、ガード電極３４０は配置されるが、離間領域３３０が配置されない場合の比較例２について説明する。つまり、ガード電極３４０と受信電極群３１０とが近接して配置されている場合である。この場合、受信電極群３１０とガード電極３４０とが静電的に結合することで寄生容量Ｃｐｒが発生する。ガード電極３４０と第２のタッチパネルの送信電極４２０との間には寄生容量Ｃｐｇが生じる。ガード電極３４０は接地インピーダンスＲｇで低インピーダンス点３０８、図ではグランドに接続される。検出は送信電極群３２０と受信電極群３１０との間の、寄生容量も含めた静電容量の変化を検出するため、Ｃｐｒのような想定外の寄生容量の発生は感度の低下や誤動作の原因となる。また寄生容量Ｃｐｒが発生することで、ガード電極３４０を経由して第２のタッチパネル４００からの電気的ノイズが流入する。前述のようにガード電極３４０は接地インピーダンスＲｇで低インピーダンス点３０８に接続されている。しかし、基材３０３上を引き回した配線によって接続するため、Ｒｇは必ずしも低く抑えられないこともある。そのような場合、受信電極群３１０とガード電極３４０とが寄生容量Ｃｐｒを有すると、ガード電極３４０では逃がしきれなかった検出信号が分流し、寄生容量Ｃｐｒを介して受信電極群３１０に伝播することがあり、誤動作の原因となる。
【００７３】
このように、ガード電極３４０と離間領域３３０を併せて配置することで、複数のタッチパネルが近接して配置される場合であっても誤動作が生じにくい操作装置を提供することができる。
【００７４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００７５】
２０１  操作装置
３００  第１のタッチパネル
３１０  受信電極群
３２０  送信電極群
３３０  離間領域
３４０  ガード電極
４００  第２のタッチパネル
４１０  受信電極
４２０  送信電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020035361.tif 000005
【図４】
2020035361.tif 000006
【図５】
2020035361.tif 000007
【図６】
2020035361.tif 000008
【図７】
2020035361.tif 000009
【図８】
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