(57)【要約】【課題】本発明は、非検出領域の狭額縁化が可能な近接検出装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、走査制御部５２が実行する走査方式及び切り替え方式を保持するメモリ部５３を有し、メモリ部５３は、信号検出部３１の検出方式として、駆動信号を印加する電極に対して、第１の方向において隣り合う電極から第１の検出信号を検出する第１の検出方式と、駆動信号を印加する電極に対して、第１の方向の反対方向において隣り合う電極から第２の検出信号を検出する第２の検出方式とを保持するとともに、走査制御部５２の走査方式および切り替え方式として、第１の検出方式で複数の電極の各々に対して第１の方向に走査させる第１の走査方式と、第２の検出方式で第１の方向に走査させる第２の走査方式と、第１の走査方式の途中で第２の走査方式に切り替える切り替え方式とを保持することを特徴とする。【選択図】図１
2014130047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材に形成された複数の電極と、
前記複数の電極から引き出された引出配線とを有し、
前記基材の面内において、交差する方向を第１の方向と第２の方向としたとき、
前記複数の電極は前記第１の方向において互いに間隔を設けて配列されるとともに、それぞれ前記第２の方向に延在して形成されており、前記複数の電極間の静電容量の変化に基づき外部の物体の近接位置を検出する近接検出装置において、
前記複数の電極から選択された１対の電極に対して、一方の電極に駆動信号を印加する駆動回路と、他方の電極の両端から検出信号を検出する信号検出部と、
前記駆動信号の印加及び前記検出信号の検出を、前記複数の電極に走査させる走査制御部と、
前記走査制御部が実行する走査方式及び切り替え方式を保持するメモリ部とを有し、
前記メモリ部は、
前記信号検出部の検出方式として、
前記駆動信号を印加する電極に対して、前記第１の方向において隣り合う電極から第１の検出信号を検出する第１の検出方式と、
前記駆動信号を印加する電極に対して、前記第１の方向の反対方向において隣り合う電極から第２の検出信号を検出する第２の検出方式とを保持するとともに、
前記走査制御部の走査方式および切り替え方式として、
前記第１の検出方式で前記複数の電極の各々に対して前記第１の方向に走査させる第１の走査方式と、
前記第２の検出方式で前記複数の電極の各々に対して前記第１の方向に走査させる第２の走査方式と、
前記第１の走査方式の途中で前記第２の走査方式に切り替える切り替え方式とを保持することを特徴とする近接検出装置。
【請求項２】
前記複数の電極からさらに選択された１対の電極に対して、前記駆動回路は、一方の電極に前記駆動信号とは逆位相の逆駆動信号を印加するとともに、前記信号検出部は他方の電極の両端から第３の検出信号及び第４の検出信号を検出して、
前記第１の検出方式は、前記第１の方向において、前記駆動信号を印加する電極、前記第１の検出信号を検出する電極、前記第３の検出信号を検出する電極、逆駆動信号を印加する電極の順で、前記第１の検出信号及び前記第３の検出信号を検出し、
前記第２の検出方式は、前記第１の方向において、逆駆動信号を印加する電極、前記第４の検出信号を検出する電極、前記第２の検出信号を検出する電極、前記駆動信号を印加する電極の順で、前記第２の検出信号及び前記第４の検出信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の近接検出装置。
【請求項３】
前記複数の電極のうち前記第１の方向において最も外側に位置する２つの電極は、もっぱら前記駆動信号または前記逆駆動信号が印加される２つの駆動電極であり、２つの前記駆動電極に挟まれた電極は、前記駆動信号または前記逆駆動信号の印加及び前記検出信号の検出がなされる共通電極であることを特徴とする請求項２に記載の近接検出装置。
【請求項４】
前記共通電極が、透明導電材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項３に記載の近接検出装置。
【請求項５】
前記駆動電極が、金属材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の近接検出装置。
【請求項６】
基材と、
前記基材に形成された複数の電極とを有し、
前記基材の面内において、交差する方向を第１の方向と第２の方向としたとき、
前記複数の電極は前記第１の方向において互いに間隔を設けて配列されるとともに、それぞれ前記第２の方向に延在して形成されており、前記複数の電極間の静電容量の変化に基づき外部の物体の近接位置を検出する近接検出装置の駆動方法において、
前記複数の電極から選択された１対の電極に対して、一方の電極に駆動信号を印加する駆動回路と、他方の電極の両端から検出信号を検出する信号検出部と、
前記駆動信号の印加及び前記検出信号の検出を、前記複数の電極に走査させる走査制御部と、
前記走査制御部が実行する走査方式及び切り替え方式を保持するメモリ部とを有し、
前記駆動回路及び前記信号検出部は、
前記駆動信号を印加する電極に対して、前記第１の方向に隣り合う電極から第１の検出信号を検出する第１の検出方式と、
前記駆動信号を印加する電極に対して、前記第１の方向に対して反対方向において隣り合う電極から第２の検出信号を検出する第２の検出方式とで、検出信号を検出して、
前記走査制御部は、
前記メモリ部に保持される走査方式及び切り替え方式に基づいて、
前記第１の検出方式で前記複数の電極の前記第１の方向に走査させる第１の走査方式で走査させて、
前記第１の走査方式の途中で、前記第２の検出方式で前記複数の電極の前記第１の方向に走査させる第２の走査方式に切り替えて走査させることを特徴とする近接検出装置の駆動方法。
【請求項７】
前記複数の電極からさらに選択された１対の電極に対して、前記駆動回路は、一方の電極に前記駆動信号とは逆位相の逆駆動信号を印加するとともに、前記信号検出部は他方の電極の両端から第３の検出信号及び第４の検出信号を検出して、
前記第１の検出方式に基づいて、前記第１の方向において、前記駆動信号を印加する電極、前記第１の検出信号を検出する電極、前記第３の検出信号を検出する電極、前記逆駆動信号を印加する電極の順で、前記第１の検出信号及び前記第３の検出信号を検出して、
前記第２の検出方式に基づいて、前記第１の方向において、前記逆駆動信号を印加する電極、前記第４の検出信号を検出する電極、前記第２の検出信号を検出する電極、前記駆動信号を印加する電極の順で、前記第２の検出信号及び前記第４の検出信号を検出することを特徴とする請求項６に記載の近接検出装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は近接検出装置及びその駆動方法に関し、特に外部の物体が接近したときの静電容量の変化に基づいて外部の物体の位置を検出可能な近接検出装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器、ＰＣ、オーディオ機器等の電子機器の入力操作部として、静電容量の変化に基づいて操作者の入力位置を検出する近接検出装置が用いられている。このような近接検出装置として、薄型化への対応や、曲面等への配置を可能とするように、複数の電極が単層で形成された近接検出装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような従来例の近接検出装置におけるセンサ部の平面図を図７に示す。また、図８は、従来例の近接検出装置の駆動方法を説明するための模式側面図である。図７に示すように近接検出装置１１０は、基材１２１と、基材１２１に形成された複数の電極１２２と、複数の電極１２２のそれぞれの両端から引き出された引出配線１２４とを有して構成される。また、センサ部１２０は、外部の物体の近接位置を検出可能な検出領域１１１と、検出領域１１１の外周で額縁状に設けられた非検出領域１１２とを有する。
【０００４】
従来例の近接検出装置１１０において、図８に示すような駆動方法により外部の物体の近接位置が検出される。図８（ａ）に示すように、複数の電極１２２のうち１つの電極に駆動信号Ｄ１０１が印加されて、駆動信号Ｄ１０１が印加される電極に対してＸ２側に隣り合う電極から第１の検出信号Ｓ１０１ａ、Ｓ１０１ｂが検出される。同様に、別の電極に駆動信号Ｄ１０１とは逆位相の逆駆動信号Ｄ１０２が印加されて、Ｘ２側において隣り合う電極から第２の検出信号Ｓ１０２ａ、Ｓ１０２ｂが検出される。そして、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、駆動信号Ｄ１０１の印加、第１の検出信号Ｓ１０１ａ、Ｓ１０１ｂの検出、逆駆動信号Ｄ１０２の印加、第２の検出信号Ｓ１０２ａ、Ｓ１０２ｂの検出について、複数の電極１２２のＸ２方向に走査する。なお、各駆動信号Ｄ１０１、Ｄ１０２の印加、及び各検出信号Ｓ１０１ａ、Ｓ１０１ｂ、Ｓ１０２ａ、Ｓ１０２ｂの検出は、それぞれの相対位置を維持するように走査される。
【０００５】
図８（ｂ）に示すように、第２の検出信号Ｓ１０２ａ、Ｓ１０２ｂの検出が最もＸ２側の電極で行われた後、図８（ｃ）に示すように、逆駆動信号Ｄ１０２の印加及び第２の検出信号Ｓ１０２ａ、Ｓ１０２ｂの検出をＸ１側の電極１２２からＸ２方向に走査する。そして、図８（ｄ）に示すように第１の検出信号Ｓ１０１ａ、Ｓ１０１ｂの検出が最もＸ２側の電極１２２まで走査された後、図８（ａ）に戻って走査を繰り返す。
【０００６】
センサ部１２０に操作者の指などが接近したときには、その箇所において電極間の静電容量が変化して、第１の検出信号Ｓ１０１ａ、Ｓ１０１ｂ又は第２の検出信号Ｓ１０２ａ、Ｓ１０２ｂが変化する。これによりＸ１−Ｘ２方向における近接位置の情報を検出できる。
【０００７】
図７及び図８に示す従来例の近接検出装置１１０において、Ｙ１−Ｙ２方向の近接位置を検出するために、図７に示すように、複数の電極１２２のＹ１−Ｙ２方向の両端から第１の検出信号Ｓ１０１ａ、Ｓ１０１ｂ、及び第２の検出信号Ｓ１０２ａ、Ｓ１０２ｂを取り出す。操作者の指などが接近した箇所において分割された電極１２２の抵抗値によって、Ｙ１側の第１の検出信号Ｓ１０１ａ及びＹ２側の第１の検出信号Ｓ１０１ｂは、それぞれ異なる大きさの信号が出力され、これに基づいてＹ１−Ｙ２方向の近接位置が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０１３３６１４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図７に示す近接検出装置１１０において、非検出領域１１２は、外部の物体の近接を検出することができないデッドスペースであるため、非検出領域１１２を狭額縁化することが望まれている。
【００１０】
しかしながら、従来例の近接検出装置１１０において、各電極１２２の抵抗値を利用してＹ１−Ｙ２方向の近接位置を検出しているため、電極１２２はそれぞれ所定の抵抗値を有するように形成しなければならない。そのため、電極１２２はＩＴＯやＰＥＤＯＴ等の高抵抗の材料を用いて幅広に形成されている。また、各電極の両端から引出配線１２４を引き出して第１の検出信号Ｓ１０１ａ及びＳ１０１ｂを取り出す必要がある。したがって、非検出領域１１２において多数の引出配線１２４を引き回す必要があるため、非検出領域１１２の狭額縁化が困難である。なお、図７は、引出配線１２４について、複数の電極１２２の両端からの引出部分のみ示しており、引き回しパターンについては省略して示す。
【００１１】
また、図８各図に示すように、駆動信号Ｄ１０１の印加及び第１の検出信号Ｓ１０１ａ、Ｓ１０１ｂの検出は、Ｘ１−Ｘ２方向における互いの相対位置が変化しないように、複数の電極１２２のそれぞれについて、Ｘ２方向に走査される。そして、図７に示すように、検出領域１１１の全体について検出可能とするために、Ｘ１方向に位置する非検出領域１１２及びＸ２方向に位置する非検出領域１１２において、それぞれ電極１２２が形成される。すなわち複数の電極１２２のうち、最も外側に位置する電極１２２についても、第１の検出信号Ｓ１０１ａ、Ｓ１０１ｂ及び第２の検出信号Ｓ１０２ａ、Ｓ１０２ｂが検出される。よって、非検出領域１１２に形成される電極１２２についても、検出領域１１１に形成される電極１２２と同様に幅広に形成しなければならず、非検出領域１１２の狭額縁化が困難であった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決して、非検出領域の狭額縁化が可能な近接検出装置及びその駆動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】
【００１３】
本発明の近接検出装置は、基材と、前記基材に形成された複数の電極と、前記複数の電極から引き出された引出配線とを有し、前記基材の面内において、交差する方向を第１の方向と第２の方向としたとき、前記複数の電極は前記第１の方向において互いに間隔を設けて配列されるとともに、それぞれ前記第２の方向に延在して形成されており、前記複数の電極間の静電容量の変化に基づき外部の物体の近接位置を検出する近接検出装置において、前記複数の電極から選択された１対の電極に対して、一方の電極に駆動信号を印加する駆動回路と、他方の電極の両端から検出信号を検出する信号検出部と、前記駆動信号の印加及び前記検出信号の検出を、前記複数の電極に走査させる走査制御部と、前記走査制御部が実行する走査方式及び切り替え方式を保持するメモリ部とを有し、前記メモリ部は、前記駆動回路及び前記信号検出部の検出方式として、前記駆動信号を印加する電極に対して、前記第１の方向において隣り合う電極から第１の検出信号を検出する第１の検出方式と、前記駆動信号を印加する電極に対して、前記第１の方向の反対方向において隣り合う電極から第２の検出信号を検出する第２の検出方式とを保持するとともに、前記走査制御部の走査方式および切り替え方式として、前記第１の検出方式で前記複数の電極の各々に対して前記第１の方向に走査させる第１の走査方式と、前記第２の検出方式で前記複数の電極の各々に対して前記第１の方向に走査させる第２の走査方式と、前記第１の走査方式の途中で前記第２の走査方式に切り替える切り替え方式とを保持することを特徴とする。
【００１４】
本発明の近接検出装置は、前記複数の電極からさらに選択された１対の電極に対して、前記駆動回路は、一方の電極に前記駆動信号とは逆位相の逆駆動信号を印加するとともに、前記信号検出部は他方の電極の両端から第３の検出信号及び第４の検出信号を検出して、前記第１の検出方式は、前記第１の方向において、前記駆動信号を印加する電極、前記第１の検出信号を検出する電極、前記第３の検出信号を検出する電極、逆駆動信号を印加する電極の順で、前記第１の検出信号及び前記第３の検出信号を検出し、前記第２の検出方式は、前記第１の方向において、逆駆動信号を印加する電極、前記第４の検出信号を検出する電極、前記第２の検出信号を検出する電極、前記駆動信号を印加する電極の順で、前記第２の検出信号及び前記第４の検出信号を検出することが好適である。
【００１５】
前記複数の電極のうち前記第１の方向において最も外側に位置する２つの電極は、もっぱら前記駆動信号または前記逆駆動信号が印加される２つの駆動電極であり、２つの前記駆動電極に挟まれた電極は、前記駆動信号または前記逆駆動信号の印加及び前記検出信号の検出がなされる共通電極であることが好適である。
【００１６】
本発明の近接検出装置の駆動方法は、基材と、前記基材に形成された複数の電極とを有し、前記基材の面内において、交差する方向を第１の方向と第２の方向としたとき、前記複数の電極は前記第１の方向において互いに間隔を設けて配列されるとともに、それぞれ前記第２の方向に延在して形成されており、前記複数の電極間の静電容量の変化に基づき外部の物体の近接位置を検出する近接検出装置の駆動方法において、前記複数の電極から選択された１対の電極に対して、一方の電極に駆動信号を印加する駆動回路と、他方の電極の両端から検出信号を検出する信号検出部と、前記駆動信号の印加及び前記検出信号の検出を、前記複数の電極に走査させる走査制御部と、前記走査制御部が実行する走査方式及び切り替え方式を保持するメモリ部とを有し、前記駆動回路及び前記信号検出部は、前記駆動信号を印加する電極に対して、前記第１の方向に隣り合う電極から第１の検出信号を検出する第１の検出方式と、前記駆動信号を印加する電極に対して、前記第１の方向に対して反対方向において隣り合う電極から第２の検出信号を検出する第２の検出方式とで、検出信号を検出して、前記走査制御部は、前記メモリ部に保持される走査方式及び切り替え方式に基づいて、前記第１の検出方式で前記複数の電極の前記第１の方向に走査させる第１の走査方式で走査させて、前記第１の走査方式の途中で、前記第２の検出方式で前記複数の電極の前記第１の方向に走査させる第２の走査方式に切り替えて走査させることを特徴とする。
【００１７】
本発明の近接検出装置の駆動方法は、前記複数の電極からさらに選択された１対の電極に対して、前記駆動回路は、一方の電極に前記駆動信号とは逆位相の逆駆動信号を印加するとともに、前記信号検出部は他方の電極の両端から第３の検出信号及び第４の検出信号を検出して、前記第１の検出方式に基づいて、前記第１の方向において、前記駆動信号を印加する電極、前記第１の検出信号を検出する電極、前記第３の検出信号を検出する電極、前記逆駆動信号を印加する電極の順で、前記第１の検出信号及び前記第３の検出信号を検出して、前記第２の検出方式に基づいて、前記第１の方向において、前記逆駆動信号を印加する電極、前記第４の検出信号を検出する電極、前記第２の検出信号を検出する電極、前記駆動信号を印加する電極の順で、前記第２の検出信号及び前記第４の検出信号を検出することが好適である。
【００１８】
本発明の近接検出装置及びその駆動方法によれば、第１の走査方式の途中で第２の走査方式に切り替えることができるため、複数の電極のうち、第１の方向（走査方向）の最も外側に位置する２つの電極から検出信号が検出されることがない。よって、検出信号を引き出すための引出配線の数を２本減らすことができる。
【００１９】
また、第１の方向（走査方向）における最も外側に位置する２つの電極は、もっぱら駆動信号が印加される駆動電極であり検出信号が検出されないため、検出信号が検出される電極とは異なり、所定の抵抗値を有する材料を用いて幅広に形成する必要が無い。よって、走査方向における最も外側に位置する電極を幅細に形成することができる。したがって、非検出領域の狭額縁化が可能である。
【００２０】
本発明の近接検出装置及びその駆動方法によれば、駆動信号とは逆位相の逆駆動信号を印加して各検出信号を検出することが可能であるため、近接位置情報を精度良く検出できる。この場合であっても、複数の電極のうち、第１の方向（走査方向）における最も外側に位置する電極から検出信号が検出されることがない。よって、非検出領域の狭額縁化が可能である。
【００２１】
本発明の近接検出装置において、前記共通電極が、透明導電材料を用いて形成されていることが好ましい。これによれば、ＩＴＯやＰＥＤＯＴ等の透明導電材料の抵抗率が、共通電極に要求される抵抗値を容易に実現できるので、共通電極の抵抗値を利用して外部の物体の近接位置を検出することができる。
【００２２】
本発明の近接検出装置において、前記駆動電極が、金属材料を用いて形成されていることが好ましい。これによれば、駆動電極に要求される抵抗値を容易に実現できるので、駆動電極を幅細に形成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の近接検出装置及びその駆動方法によれば、非検出領域の狭額縁化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態における近接検出装置のブロック図である。
【図２】本実施形態のセンサ部を示す平面図である。
【図３】本実施形態の第１の検出方式を説明するための模式平面図（ａ）及び模式側面図（ｂ）である。
【図４】本実施形態の第２の検出方式を説明するための模式平面図（ａ）及び模式側面図（ｂ）である。
【図５】本実施形態の走査方式を説明するための模式側面図である。
【図６】本実施形態の近接検出装置の駆動方法を説明するための模式側面図である。
【図７】従来例の近接検出装置におけるセンサ部の平面図である。
【図８】従来例の近接検出装置の走査方式を説明するための模式側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施形態における近接検出装置及びその駆動方法について、図面に基づいて説明する。なお、各図面の寸法は適宜変更して示す。
【００２６】
＜近接検出装置＞
図１は、本実施形態の近接検出装置のブロック図である。図２は近接検出装置のセンサ部を示す平面図である。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態の近接検出装置１０は、操作者が入力操作を行うセンサ部２０、センサ部２０に駆動信号を印加する駆動回路３０、センサ部２０からの検出信号を検出する信号検出部３１、駆動信号の印加及び検出信号の検出の制御を行う制御部５０を有して構成される。
【００２８】
図２に示すように、本実施形態の近接検出装置１０を構成するセンサ部２０は、基材２１と、基材２１に形成された複数の電極２２と、複数の電極２２から引き出された引出配線２４とを有して構成される。また、センサ部２０は、操作者の指などの接触又は接近を検出することができる検出領域１１が設定されるとともに、検出領域１１の外周には、額縁状に形成された非検出領域１２が設定されている。
【００２９】
基材２１の平面内において、交差する方向を第１の方向（Ｘ２方向）と第２の方向（Ｙ１方向）としたとき、複数の電極２２は第１の方向において互いに間隔を設けて配列されるとともに、それぞれ第２の方向に延在して形成されている。複数の電極２２のうち、Ｘ１−Ｘ２方向において最も外側に位置する２つの電極２２ａが非検出領域１２に形成されており、最も外側に位置する２つの電極２２ａに挟まれた電極２２ｂは検出領域１１に形成されている。また、電極２２ｂのＹ１−Ｙ２方向の両端からそれぞれ引き出された引出配線２４は、非検出領域１２を引き回されている（図２では、図面を見やすくするため、引出配線２４が複数の電極２２から引き出された部分のみ示している）。
【００３０】
本実施形態において、基材２１には、樹脂基板やガラスエポキシ基板、若しくはフィルム状の樹脂基材を用いることができる。フィルム状の樹脂材料として、ＰＣ（ポリカーボネート樹脂）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート樹脂）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート樹脂）等が用いられる。また複数の電極２２ｂには、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）等が用いられる。基材２１及び電極２２ｂに透明な材料を用いる場合、近接検出装置１０を画像表示装置の上に配置して、検出領域１１を通して画像表示装置の画像を視認することができる。
【００３１】
本実施形態の近接検出装置１０において、外部の物体の近接位置を検出する際、複数の電極２２から選択されたＸ１−Ｘ２方向に隣り合う１対の電極２２、２２に対して、一方の電極２２に駆動信号が印加されるとともに、他方の電極の両端から検出信号が検出される。操作者の指などの外部の物体が検出領域１１に接触又は近づいたときに、１対の電極２２、２２間の静電容量が変化する。この静電容量の変化に基づく検出信号の変化を検出して、外部の物体の近接を検出することができる。そして、駆動信号の印加、及び検出信号の検出について、複数の電極の各々に対して走査することで近接位置情報を得ることができる。すなわち、本実施形態の近接検出装置１０は静電容量式の単層近接検出装置を構成する。
【００３２】
図１に示すように、センサ部２０には、マルチプレクサ４０を介して駆動回路３０及び信号検出部３１が接続されている。マルチプレクサ４０は、センサ部２０の引出配線２４の各々に接続されており、駆動信号を印加する電極２２及び検出信号を取り出す電極を切り替え可能な切り替え部である。駆動回路３０は、発振回路（図示しない）を備えており、マルチプレクサ４０により切り替えられた電極２２に駆動信号を印加する。また、信号検出部３１は、センサ部２０の電極２２から取り出された検出信号を検出する。信号検出部３１は、増幅回路３２とＡ／Ｄコンバータ３３とを備えている。増幅回路３２は、電極２２から取り出された検出信号を差動して増幅させてＡ／Ｄコンバータ３３へと出力する。Ａ／Ｄコンバータ３３は、増幅された検出信号に対してフィルタリング処理、及びデジタル処理を施して、制御部５０の演算部５４へ出力する。
【００３３】
また、駆動信号の印加及び検出信号の検出について、複数の電極２２のそれぞれに対して走査して、検出領域１１のＸ−Ｙ面内における近接位置を検出する。駆動信号の印加及び検出信号の検出の走査を制御する走査制御信号は、制御部５０の走査制御部５２から出力されて、走査タイミング制御部５１により同期されて、駆動回路３０、信号検出部３１、マルチプレクサ４０、及び演算部５４に入力される。本実施形態の近接検出装置１０において、メモリ部５３には、信号検出部３１の検出方式、駆動信号の印加及び検出信号の検出について走査する走査方式、及び走査方式を切り替える切り替え方式が保持されている。走査制御部５２は、メモリ部５３に保持された検出方式、走査方式、及び切り替え方式により駆動信号の印加及び検出信号の検出の走査の制御を行う。
【００３４】
演算部５４は、Ａ／Ｄコンバータ３３からの検出信号、及び走査制御部５２からの走査制御信号に基づいて、センサ部２０の検出領域１１のＸ−Ｙ面内における近接位置を演算する。演算部５４で演算された近接位置情報は、近接検出装置が搭載される電子機器等へと出力され、この出力信号に基づいて電子機器等で様々な処理がなされる。
【００３５】
次に、駆動回路３０及び信号検出部３１で実行される検出方式について説明する。
【００３６】
本実施形態の近接検出装置１０において、駆動回路３０及び信号検出部３１で実行される検出方式として、第１の検出方式及び第２の検出方式の２つの方式が、メモリ部５３に保持される。図３は、第１の検出方式を説明するためのセンサ部２０の模式平面図（ａ）及び模式側面図（ｂ）である。なお、図２に示すように、複数の電極２２のそれぞれについて、Ｘ１方向からＸ２方向に向かい配列される順番にｘ１、ｘ２、・・・ｘ１６と符号を付けて説明する。第１の検出方式では、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、複数の電極２２の一つの電極２２（例えば電極ｘ３）に対して駆動信号Ｄ１が印加される。そして、電極ｘ３に対してＸ２方向（第１の方向）に隣り合う電極ｘ４から第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂが取り出される。さらに、１対の電極ｘ３、ｘ４とは別に、１対の電極（例えば電極ｘ７、ｘ８）が選択されて、電極ｘ８には、駆動信号Ｄ１とは逆位相の逆駆動信号Ｄ２が印加される。そして、電極ｘ８のＸ１方向（第１の方向とは反対方向）に隣り合う電極ｘ７から、第３の検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂが検出される。
【００３７】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、駆動信号Ｄ１として矩形信号が入力される。そして、第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂとしてパルス状の信号が検出される。これは、電極ｘ３と電極ｘ４との間で形成される静電容量と、電極ｘ４の抵抗成分とで微分回路を構成するためである。電極ｘ８に印加される逆駆動信号Ｄ２、及び電極ｘ７から検出される第３の検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂについても同様である。
【００３８】
第１の検出方式において、外部の物体が近接していないときは、第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂと第３の検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂとは、大きさが同じで逆位相の信号となるため、図１に示す増幅回路３２において差分をとると互いに相殺して、増幅回路３２から出力される信号はほぼ０となる。図３（ａ）に示す点線Ａで囲む箇所に、操作者の指など外部の物体が近づいたときには、電極ｘ３と電極ｘ４との間の静電容量が変化して、第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂの大きさが変化する。よって、第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂと、第３の検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂとの差分が増幅回路３２で増幅されて信号が出力される。これにより、Ｘ１−Ｘ２方向の近接位置を検出できる。
【００３９】
また、図３（ａ）に示すように、第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂは、電極ｘ４のＹ１−Ｙ２方向の両端からそれぞれ取り出される。また、同様に第３の検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂは、電極ｘ７のＹ１−Ｙ２方向の両端からそれぞれ取り出される。図３（ａ）に示す点線Ａで囲む箇所に外部の物体が近接したときに、電極ｘ４の抵抗値はＡの箇所において抵抗値Ｒ１ａと抵抗値Ｒ１ｂとに分割される。したがって、Ｙ１側から検出される第１の検出信号Ｓ１ａ及びＹ２側から検出される第１の検出信号Ｓ１ｂは、それぞれ抵抗値Ｒ１ａと抵抗値Ｒ１ｂとに比例した大きさの信号が検出される。よって、第１の検出信号Ｓ１ａと第１の検出信号Ｓ１ｂとの差分をとることにより、各電極２２が延在する方向（Ｙ１−Ｙ２方向）の近接位置が検出される。
【００４０】
以上のように、第１の検出方式は、Ｘ２方向（第１の方向）において、駆動信号Ｄ１を印加する電極（電極ｘ３）、第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを検出する電極（電極ｘ４）、第３の検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂを検出する電極（電極ｘ７）、逆駆動信号Ｄ２を印加する電極（電極ｘ８）の順で、近接位置を検出する方式である。つまり、第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを検出する電極（電極ｘ４）及び第３の検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂを検出する電極（電極ｘ７）、を、Ｘ１−Ｘ２方向で駆動信号Ｄ１を印加する電極（電極ｘ３）と逆駆動信号Ｄ２を印加する電極（電極ｘ８）とで挟むように配置する方式である。なお、各電極ｘ３、ｘ４、ｘ７、ｘ８は例示であり、上記の順で検出するように各電極を適宜変更しても良い。
【００４１】
図４は、第２の検出方式を説明するためのセンサ部２０の模式平面図（ａ）及び模式側面図（ｂ）である。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、第２の検出方式では、Ｘ１−Ｘ２方向において間隔を設けて配列された複数の電極２２の一つの電極２２（例えば電極ｘ１５）に対して駆動信号Ｄ１が印加される。そして、電極Ｘ１５に対してＸ１方向（第１の方向とは反対方向）に隣り合う電極ｘ１４から第２の検出信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂが取り出される。さらに、１対の電極ｘ１４、ｘ１５とは別に、１対の電極（例えば電極ｘ３、ｘ４）が選択されて、電極ｘ３には、駆動信号Ｄ１とは逆位相の逆駆動信号Ｄ２が印加される。そして、電極ｘ３のＸ２方向（第１の方向）に隣り合う電極ｘ４から、第４の検出信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂが検出される。
【００４２】
第２の検出方式は、第１の検出方式と同様に、第２の検出信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを検出する電極（電極ｘ１４）及び第４の検出信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂを検出する電極（電極ｘ４）、を、Ｘ１−Ｘ２方向で駆動信号Ｄ１を印加する電極（電極ｘ１５）と逆駆動信号Ｄ２を印加する電極（電極ｘ３）とで挟むように配置する方式であるが、その配置の順番が異なっている。第２の検出方式は、Ｘ２方向（第１の方向）において、逆駆動信号Ｄ２を印加する電極（電極ｘ３）、第４の検出信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂを検出する電極（電極ｘ４）、第２の検出信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを検出する電極（電極ｘ１４）、駆動信号Ｄ１を印加する電極（電極ｘ１５）の順で、近接位置を検出する方式である。
【００４３】
第２の検出方式においても、第１の検出方法と同様に、１対の電極２２、２２間（例えば電極ｘ１４と電極ｘ１５）の静電容量の変化に基づいて、Ｘ１−Ｘ２方向における外部の物体の近接を検出可能である。また、図４（ａ）に示すように各電極２２のＹ１−Ｙ２方向の両端からそれぞれ第２の検出信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ及び第４の検出信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂを検出して、外部の物体が近接する箇所において分割された電極２２の抵抗値に基づいて、Ｙ１−Ｙ２方向の近接位置を検出できる。
【００４４】
図３に示す第１の検出方式及び図４に示す第２の検出方式において、各検出信号が検出される電極２２は、ＩＴＯやＰＥＤＯＴ等の透明導電材料を用いて形成されていることが好適である。これにより、透明導電材料の抵抗値を利用して、電極２２の延在する方向（Ｙ１−Ｙ２方向）における外部の物体の近接位置を検出することができる。
【００４５】
次に、本実施形態の走査制御部５２で実行される走査方式、及び切り替え方式について説明する。図５は、本実施形態の走査方式及び切り替え方式を説明するためのセンサ部２０の模式側面図であり、図５（ａ）は第１の走査方式、図５（ｂ）は第２の走査方式を説明するための模式側面図である。
【００４６】
図５（ａ）に示すように、第１の走査方式では、図３に示す第１の検出方式で複数の電極２２の各々に対してＸ２方向（第１の方向）に走査する。つまり、Ｘ２方向において、駆動信号Ｄ１を印加する電極（ｘ１）、第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを検出する電極（ｘ２）、第３の検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂを検出する電極（ｘ５）、逆駆動信号Ｄ２を印加する電極（ｘ６）の順に、各電極の相対位置を維持しながら各電極２２の１本ずつについてＸ２方向に順次走査する。
【００４７】
図５（ｂ）に示すように、第２の走査方式では、図４に示す第２の検出方式で複数の電極２２の各々に対してＸ２方向（第１の方向）に走査させる。つまり、Ｘ２方向（第１の方向）において、逆駆動信号Ｄ２を印加する電極（ｘ１）、第４の検出信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂを検出する電極（ｘ２）、第２の検出信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを検出する電極（ｘ１２）、駆動信号Ｄ１を印加する電極（ｘ１）の順に、各電極の相対位置を維持しながら各電極２２の１本ずつについてＸ２方向に順次走査する。
【００４８】
また、図１に示すメモリ部５３には、第１の走査方式の途中で第２の走査方式に切り替える切り替え方式が保持されている。切り替え方式に基づいて走査制御部５２から切り替え制御信号が出力され、第１の走査方式の途中で第２の走査方式へと切り替えられて複数の電極２２の全体を走査する。このように走査制御部５２の走査制御信号及び切り替え制御信号によって制御することにより、検出領域１１のＸ１−Ｘ２方向における近接位置を検出することが可能である。また、図５では省略して示しているが、各検出信号は、図３及び図４に示すように各電極２２のそれぞれについて、Ｙ１−Ｙ２方向の両端から検出されるとともに、各電極２２の１本ずつについてＸ２方向に走査される。
【００４９】
第１の走査方式、第２の走査方式、切り替え方式に基づいて、各電極について各駆動信号の印加及び各検出信号の検出を走査することで、検出領域１１における各検出信号を検出することができる。これにより、外部の物体が近づいたときの検出領域１１における近接位置が、演算部５４で演算されて出力信号として外部の機器に取り出される。
【００５０】
本実施形態の近接検出装置１０において、図１に示すように、複数の電極２２のうちＸ２方向（第１の方向）の最も外側に位置する２つの電極ｘ１、ｘ１６は、もっぱら駆動信号Ｄ１または逆駆動信号Ｄ２が印加される駆動電極２２ａである。また、２つの駆動電極２２ａに挟まれた電極は、駆動信号Ｄ１、逆駆動信号Ｄ２の印加及び検出信号（Ｓ１〜Ｓ４）の検出がなされる共通電極２２ｂである。
【００５１】
本実施形態の近接検出装置１０によれば、第１の走査方式の途中で第２の走査方式に切り替えることができるため、複数の電極２２のうち、第１の方向（走査方向）の最も外側に位置する電極、すなわち駆動電極２２ａから検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ〜Ｓ４ａ、Ｓ４ｂが検出されることがない。よって、検出信号Ｓ１〜Ｓ４を引き出すための引出配線２４の数を２本減らすことができる。また、第１の方向（走査方向）における最も外側に位置する電極は駆動電極２２ａであり、検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ〜Ｓ４ａ、Ｓ４ｂが検出されないため、共通電極２２ｂとは異なり、所定の抵抗値を有する材料を用いて幅広に形成する必要が無い。よって、走査方向における最も外側に位置する電極、すなわち駆動電極２２ａを幅細に形成することができる。したがって、非検出領域の狭額縁化が可能である。
【００５２】
本実施形態において、図１に示す共通電極２２ｂは、ＩＴＯやＰＥＤＯＴ等の透明導電材料を用いて形成されていることが好適である。これにより、共通電極２２ｂの抵抗率を利用して、共通電極２２ｂの延在する方向（Ｙ１−Ｙ２方向）における外部の物体の近接位置を検出することができる。
【００５３】
また、駆動電極２２ａは、Ａｇ、Ｃｕ等の金属材料を用いて形成されていることが好ましい。これによれば、Ａｇ、Ｃｕ等の金属材料はＩＴＯまたはＰＥＤＯＴに比べて抵抗率が小さいため、図１に示すように、駆動電極２２ａを共通電極２２ｂよりも幅細に形成することができる。例えば、駆動電極２２ａの幅寸法は、共通電極２２ｂの幅寸法の約半分程度に形成される。したがって、非検出領域の狭額縁化が可能である。
【００５４】
＜近接検出装置の駆動方法＞
図６及び表１に基づいて、本実施形態の近接検出装置１０の駆動方法を説明する。表１は、本実施形態の駆動方法の、駆動信号Ｄ１を印加する電極、各検出信号Ｓ１〜Ｓ４を検出する電極、逆駆動信号Ｄ２を印加する電極について、各走査ステップごとに組み合わせを示す。なお表１では、各電極の両端からそれぞれ検出される信号をまとめて（例えば第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂをＳ１として）表示している。また、図６は駆動方法を説明するためのセンサ部２０の模式側面図であり、各走査ステップについて示している。
【００５５】
【表１】
2014130047.tif 000003
【００５６】
表１に示すように、本実施形態の近接検出装置１０の駆動方法は、第１ステップから走査を開始して第１５ステップで電極ｘ１〜ｘ１６への走査が終了する。第１ステップから第１１ステップまでは、図５（ａ）に示す第１の走査方式で走査される。図６（ａ）は第１ステップを示し、Ｘ２方向において駆動信号Ｄ１を印加する電極（ｘ１）、第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを検出する電極（ｘ２）、第３の検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂを検出する電極（ｘ５）、逆駆動信号Ｄ２を印加する電極（ｘ６）の順で、近接位置検出が行われる。
【００５７】
そして、表１に示すように、駆動信号Ｄ１を印加する電極、第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを検出する電極、第３の検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂを検出する電極、逆駆動信号Ｄ２を印加する電極の相対位置関係を維持しながら、第２ステップ〜第１１ステップまで、各電極ｘ１〜ｘ１６の１本ずつについてＸ２方向に走査される。図６（ｂ）は第１１ステップを示す。図６（ｂ）に示すように、各駆動信号Ｄ１、Ｄ２が印加される電極、各検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂが検出される電極の相対位置は、図６（ａ）に示す第１ステップと同じである。
【００５８】
そして、本実施形態の近接検出装置の駆動方法では、メモリ部５３に保持される切り替え方式に基づいて第１の走査方式の途中で第２の走査方式に切り替えられる。すなわち、図６（ｂ）及び表１に示すように、逆駆動信号Ｄ２を印加する電極が、最もＸ２側に位置する電極ｘ１６まで走査された第１１ステップの後に、切り替え方式に基づいて図６（ｃ）及び表１の第１２ステップに示すように第２の走査方式に切り替えられる。
【００５９】
第２の走査方式では、図６（ｃ）及び表１に示すように、Ｘ２方向（第１の方向）において、逆駆動信号Ｄ２を印加する電極（ｘ１）、第４の検出信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂを検出する電極（ｘ２）、第２の検出信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを検出する電極（ｘ１２）、駆動信号Ｄ１を印加する電極（ｘ１）の順に、各電極の相対位置を維持しながら各電極２２のＸ２方向に順次走査する（第１２ステップ〜第１５ステップ）。
【００６０】
そして、図６（ｄ）に示すように、駆動信号Ｄ１を印加する電極が、最もＸ２側に位置する電極ｘ１６となる第１５ステップまで走査が行われて、各電極（ｘ１〜ｘ１６）の走査が終了する。検出を続ける場合には第１のステップから繰り返される。以上のような駆動方法により、外部の物体の近接が検出される。
【００６１】
本実施形態の近接検出装置１０の駆動方法において、図１に示すように、複数の電極２２のうちＸ２方向（第１の方向）の最も外側に位置する２つの電極ｘ１、ｘ１６は、もっぱら駆動信号Ｄ１または逆駆動信号Ｄ２が印加される駆動電極２２ａである。また、２つの駆動電極２２ａに挟まれた電極は、駆動信号Ｄ１、逆駆動信号Ｄ２の印加及び検出信号（Ｓ１〜Ｓ４）の検出がなされる共通電極２２ｂである。
【００６２】
以上のように、本実施形態の近接検出装置１０の駆動方法によれば、第１の走査方式の途中で第２の走査方式に切り替えることができるため、複数の電極２２のうち、第１の方向（走査方向）の最も外側に位置する電極、すなわち駆動電極２２ａから検出信号Ｓ１〜Ｓ４が検出されることがない。よって、検出信号Ｓ１〜Ｓ４を引き出すための引出配線２４の数を２本減らすことができる。また、第１の方向（走査方向）における最も外側に位置する電極は駆動電極２２ａであり、検出信号Ｓ１〜Ｓ４が検出されないため、共通電極２２ｂとは異なり、所定の抵抗値を有する材料を用いて幅広に形成する必要が無い。よって、走査方向における最も外側に位置する電極、すなわち駆動電極２２ａを幅細に形成することができる。したがって、非検出領域の狭額縁化が可能である。
【００６３】
本実施形態の近接検出装置１０及びその駆動方法において、駆動信号Ｄ１に加えて、逆位相の逆駆動信号Ｄ２を印加して、それぞれの検出信号を検出して近接位置を演算している。これにより、駆動信号Ｄ１からの検出信号Ｓ１と、逆駆動信号Ｄ２からの検出信号Ｓ２との差分をとることで、駆動信号Ｄ１からの検出信号Ｓ１よりも、より大きく検出信号が変化する。このため、操作者の指などが接触又は近づいたことによる静電容量の変化が大きくなるので、複数の電極の各々に対して走査することで精度良く近接位置情報を得ることができる。なお、この態様に限定されず、駆動信号Ｄ１のみを印加して、複数の電極２２に走査する方式であっても本発明を適用して同様の効果を得ることができ、非検出領域１２の狭額縁化が可能である。
【００６４】
また、駆動信号Ｄ１を印加する電極及び第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを検出する電極と、第３の検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂを検出する電極及び逆駆動信号Ｄ２を印加する電極とは、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｘ１−Ｘ２方向において対称となるように駆動される。これにより、第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを検出する電極と逆駆動信号Ｄ２を印加する電極との距離は、第３の検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂを検出する電極と駆動信号Ｄ１を印加する電極との距離とほぼ等しくなる。よって、第１の検出信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂと第３の検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂとのアンバランスを抑制することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  近接検出装置
１１  検出領域
１２  非検出領域
２０  センサ部
２１  基材
２２、ｘ１〜ｘ１６  電極
２２ａ  駆動電極
２２ｂ  共通電極
２４  引出配線
３０  駆動回路
３１  信号検出部
３２  増幅回路
３３  Ａ／Ｄコンバータ
４０  マルチプレクサ
５０  制御部
５１  走査タイミング制御部
５２  走査制御部
５３  メモリ部
５４  演算部
Ｄ１  駆動信号
Ｄ２  逆駆動信号
Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ  第１の検出信号
Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ  第２の検出信号
Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ  第３の検出信号
Ｓ４ａ、Ｓ４ｂ  第４の検出信号
【図１】
2014130047.tif 000004
【図２】
2014130047.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014130047.tif 000008
【図６】
2014130047.tif 000009
【図７】
2014130047.tif 000010
【図８】
2014130047.tif 000011